Numerische Simulation intrazellulärer Kalzium-Dynamik in lebenden Zellen

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Kalzium ist ein wichtiger second messenger in der Zellkommunikation. Die Dynamik intrazellulären Kalziums ist im wesentlichen Freisetzung und Aufnahme durch Speicher und die Reaktion mit Puffern. Das Projekt hat die detaillierte theoretische Untersuchung der Freisetzung aus dem endoplasmischen Retikulum zum Ziel. Es sollen experimentell unzugängliche Parameter durch Simulationen bestimmt werden. Die Untersuchungen beginnen an lokalen Ereignissen und befassen sich dann mit dem Übergang zu globaler Freisetzung. Die dreidimensionale Geometrie, räumlich diskrete Anordnung der Kanäle und deren stochastisches Verhalten sollen modelliert werden. Die Kenntnis lokaler Parameter wird erlauben, Modelle des IP3-Rezeptorkanals qualitativ und quantitativ zu testen. Es sollen flexible adaptive Finite-Ele- ment-Methoden mit a posteriori Fehlerschätzern zum Einsatz kommen. Um die in der Zeitintegration auftretenden lokalen Steifigkeiten behandeln zu können, sollen lokale Partitionierungsmethoden für diesen numerisch aufwendigen Anwendungsfall entwickelt werden. Vom Standpunkt der Simulation betrachtet, ist intrazelluläre Kalziumdynamik prototypisch. Daher wird die zu schaffende software auch zur Simulation anderer intrazellulärer Prozesse genutzt werden können.