Erforschung komplexer dynamischer Prozesse in biologischen Systemen: Proteindynamik, molekulare Schalter, molekulare Maschinen, Bakterienbewegung, Transporttheorie

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Innerhalb des vorgeschlagenen Projekts sollen theoretische und numerische Untersuchungen biologischer Modellsysteme mit dem Ziel durchgeführt werden, eine geschlossene physikalische Theorie der Mechanismen und der physiologischen Bedeutung der zu untersuchenden Einheiten zu finden. Auf der Grundlage neuer theoretischer Modellierungsansätze soll eine physikalische Theorie entwickelt werden, die mehr quantitative und prädiktive Aussagen über Proteindynamik und somit der Grundlagen und Prinzipien von molekularen Maschinen erlaubt. Letztere umfassen molekulare Schalter, die photochemisch getrieben werden können, und ihre Kontrolle, als auch die weitere Untersuchung von Motorproteinen, die intrazelluläre Güter entlang des Zytoskeletts transportieren. Bakterielle Eigenbewegung soll der Kernpunkt von Untersuchungen von Rückkopplungs- und Regulationsmechanismen sein. Alle diese Studien sind mit einer weiteren Entwicklung der Theorie anomaler Transportprozesse gekoppelt. Die anzuwendenden Techniken umfassen klassische Methoden wie Hamiltonsche Formulierung, Thermodynamik und Statistische Mechanik, als auch die neueren Gebiete der gebrochenen (fraktionalen) und nichtlinearen Dynamik, verallgemeinerte ultrametrische Räume und numerische Studien.