The Complex Nature

Mogens Høgh Jensen, Niels Bohr Institute

IFE, 5 May 2011

Niels Bohr Instutite

Dias 1

Livsvigtig cellekommunikation.

1. Komplekse Systemer: Startede i 80’erne:

Helt nye metoder i fysikken: Kaos, fraktaler

biofysiske systemer, proteiner, celler, osv.

25. nov 2011, NBI Temadag

Mogens Høgh Jensen

2. Kaos, fraktaler og komplekse systemer:

Sandbunke modeller: Paradigme ‘lavine’ model.

3. Kommunikation inde i en celle: protein-netværk.

4. DNA skade: Protein-netværket aktiveres.

5. Proteiner og gener kommunikerer: Skaden repareres?

6. Ellers: Celle-død eller varig DNA skade.

                                                                          

Niels Bohr Institutet !Fysikkens Mekka ..

Kaos og biofysik ? Genetik og proteiner !

Komplekse Systemer:Strange Attractors

Ikke-periodisk bevægelse, stor

afhængighed af begyndelses-betingerlserne

Lorenz attractor

Bifurkationstræ !

Fraktal Dimension: Ikke hel-tallig

Norges kyst er en fraktal !

Viskøse fingre: Vigtig for olieudvinding.

Vand i olie Blæk på papir

Fraktaler er skyld i oliekriser!

                                                      

            

Fraktal struktur

Self-similær på alle skalaer !

Atmosfæren er kaotisk og turbulent :

Dekan Nils O. Andersen

Bakterier kan vokse som fraktaler

Hvordan vekselvirker baterier med fager ?

Dynamik i biologiske systemer

Laviner !!

Laviner har større sandsynlighed en vi troede !

Ikke Gaussiske teorier.

Paradigme model: Per Bak’s sandbunke

Komplekse netværks-skrukturer

Proteiner i Gær !

Også ’fraktal’ strukturer

N. Geva-Zatorsky, Mol. Sys. Biol. 2:2006.0033 (2006)

Celle-skade

‘Direkte’ observationer af oscillationer i celler-kerner

NFkB: Det ‘vigtigste’ protein til at regulere betændelse

Square external TNF wave

1/12/1 3/11/2

1/3

Where tongues overlap:

Controlled Chaos

Specific predictions for external cytokine wavesor periodic DNA damage (radiation)

Complementarity between rational and irrational numbers !

External frequency

External amplitude

Strange attractor of periodically ‘forced’ NF-κB system

ω=1

(2-3 hour period)

Somitteri embryoer

Wnt systemet

Four different parameter sets:

Biologiske motiver:

Repressilator: oscillations

A model for cell-to-cell communications:

Coupled Repressilators: A Repressor-Lattice

‘Natural’ phases: No frustration !

Repressing genes/proteins: in a cell or between cells !

Bi-direktionelle vekselvirkninger:

Ingen oscillationer. Mutationer !

Polititisk Netværk (2003)