Spielteorie

Spieltheorie und zelluläre Dynamik

Schuster, Stefan, Univ.-Prof. Dr.
Professur für Bioinformatik
Telefon
+49 3641 9-49580
Fax
+49 3641 9-46452
Raum 3403
Ernst-Abbe-Platz 1-2
07743 Jena
Prof. Dr. Stefan Schuster
Ewald, Jan
Professur für Bioinformatik
Telefon
+49 3641 9-49583
Fax
+49 3641 9-46452
Raum 3429
Ernst-Abbe-Platz 1-2
07743 Jena
Jan Ewald 2018
Garde, Ravindra
Professur für Bioinformatik
Ravindra Garde

Mathematische Modellierung von Host-Pathogen-Interaktionen

Projektbeschreibung Inhalt einblenden

Die polymorphe Hefe Candida albicans und der Schimmelpilz Aspergillus fumigatus sind die wichtigsten lebensbedrohlichen humanpathogenen Pilze. Beide Pilze haben mehrere Strategien entwickelt, um das menschliche Immunsystem anzugreifen und zu umgehen. Mit evolutionärer Spieltheorie und anderen biomathematischen und bioinformatischen Methoden analysieren wir die Interaktionen zwischen diesen Pilzen und dem menschlichen Immunsystem. Dazu untersuchen wir Payoff-Matrizen im Hinblick auf aggressive Strategien und friedlicher Koexistenz. Indem wir die Übergänge zwischen verschiedenen Nash-Gleichgewichten untersuchen, bestimmen wir die Bedingungen, unter denen dimorphe Pilze phänotypische Veränderungen eingehen und pathogen werden.

Ausgewählte Literatur Inhalt einblenden
  • S. Dühring, J. Ewald, S. Germerodt, C. Kaleta, T. Dandekar and S. Schuster
    Modelling the host–pathogen interactions of macrophages and Candida albicans using Game Theory and dynamic optimization
    Journal of The Royal Society Interface 14 (132), 2017, 20170095K.
  • Czakai, M. Dittrich, M. Kaltdorf, T. Müller, S. Krappmann, A. Schedler, M. Bonin, S. Dühring, S. Schuster, C. Speth, G. Rambach, H. Einsele, T. Dandekar, J. Löffler
    Influence of platelet-rich plasma on the immune response of human monocyte-derived dendritic cells and macrophages simulated with Aspergillus fumigatus
    International Journal of Medical Microbiology 307 (2), 2017, 95–107
  • S. Dühring, S. Germerodt, C. Skerka, P. F. Zipfel, T. Dandekar, S. Schuster
    Host-pathogen interactions between the human innate immune system and Candida albicans - Understanding and modeling defense and evasion strategies
    Frontiers in Microbiology 6 (625), 2015,
Finanzierung Inhalt einblenden

FungiNet Transregio, Friedrich-Schiller-Universität Jena und Universität Würzburg, unterstützt durch die DFG

Bioinformatische Analyse von molekularem Mimikry in pathogenen Pilzen

Projektbeschreibung Inhalt einblenden

Mehrere pathogene Ascomyceten wie Candida albicans sowie einige pathogene Zygomyceten
zeigen ein interessantes Phänomen, das als irreführende Signalgebung oder als molekulares Mimikry betrachtet werden kann. Zum Beispiel bindet C. albicans menschliche Regulatoren wie den Komplementfaktor H und versteckt sich somit vom Immunsystem durch Tarnung. Dieser Ausweichmechanismus ist von hoher medizinischer Relevanz weil er lebensbedrohliche Pilzinfektionen fördern kann und bei Überreaktionen zu Autoimmunkrankheiten führen kann. Das Gleichgewicht zwischen Immunität und Autoimmunität zu erhalten stellt ein komplexes immunologisches Entscheidungsproblem dar. Das Immunsystem sollte sowohl die Anzahl der falsch negativen minimieren, d.h. die Krankheitserreger, die nicht als solche erkannt werden, als auch die Anzahl der falsch positiven, d.h. der eigenen Zellen, die fälschlicherweise angegriffen werden. Dies scheint ein bikriterielles Problem zu sein, in dem ein (optimaler) Kompromiss gefunden werden muss.

Ausgewählte Literatur Inhalt einblenden
  • S. Hummert, C. Glock, S. N. Lang, C. Hummert, C. Skerka, P.F. Zipfel, S. Germerodt, S. Schuster
    Playing ’hide-and-seek’ with factor H: Game-theoretical analysis of a single nucleotide polymorphism
    J. Royal Soc. Interface 15, 2018, 20170963
  • S. Pande, F. Kaftan, S. Lang, A. Svatos, S. Germerodt, C. Kost
    Privatization of cooperative benefits stabilizes mutualistic cross-feeding interactions in spatially structured environments
    ISME Journal 10, 2016, 1413-1423
  •  
Finanzierung Inhalt einblenden

Jena School for Microbial Communication (JSMC)

Mutualistische Wechselwirkungen zwischen nährstoffaustauschenden Bakterien

Projektbeschreibung Inhalt einblenden

Mutualismus ist ein Spezialfall der Kooperation, bei dem sich zwei oder mehr interagierende Arten gegenseitig nützen. Individuen, die von der Interaktion profitieren, ohne eine entsprechende Gegenleistung zu erbringen, werden Defektoren oder Betrüger genannt. Während die intraspezifische Kooperation intensiv untersucht wurde, wird die interspezifische Kooperation in sehr wenigen Veröffentlichungen berücksichtigt. Fragen sind: Welche ökologischen Faktoren fördern die Entwicklung von Mutualismen? Wie wird der Mutualismus trotz der Evolution der Betrüger aufrechterhalten? Mittels agentenbasierter Modellierung, mathematischer Modelle und evolutionärer Spieltheorie untersuchen wir ein Modellsystem wechselwirkender Bakterien, die Nährstoffe austauschen können.

Finanzierung Inhalt einblenden

Jena School for Microbial Communication (JSMC)

Abwehr und Gegenabwehr (Ravindra Garde)

Projektbeschreibung Inhalt einblenden

Viele Interaktionen in der Natur beinhalten verschiedene Abwehrmechanismen. Um diese Mechanismen zu umgehen, gibt es mehrere Abwehrtechniken. Aber alles hat seinen Preis und dieser bestimmt das Ergebnis jeder solchen Interaktion. Die Spieltheorie ist ein effizientes Werkzeug, um solche Phänomene zu beschreiben, die wiederum einen Einblick geben, wie sich jede Spezies vor Angriffen verteidigt oder um eine starke Verteidigung herum arbeitet.

Finanzierung Inhalt einblenden

 International Max Planck Research School (IMPRS)

Oszillationen in Biofilmen (Ravindra Garde)

Projektbeschreibung Inhalt einblenden

Biofilme sind ein hervorragendes Beispiel für die ökologische Interaktion zwischen Bakterien. Oszillationen in Biofilmen sind ein aufkommendes Thema. Auf molekularer Ebene sind diese Oszillationen auf den Metabolitenaustausch zwischen peripheren und inneren Zellen zurückzuführen. Wir sind daran interessiert, die Dynamik dieser Oszillationen durch mathematische Modellierung und Vergleiche mit verschiedenen wohlbekannten Oszillatoren wie den von Goodwin beschriebenen zu untersuchen.

Finanzierung Inhalt einblenden

 International Max Planck Research School (IMPRS)

Diese Seite teilen
Die Uni Jena in den sozialen Medien:
Ausgezeichnet studieren:
  • Logo der Initiative "Total E-Quality"
  • Logo des Best Practice-Club "Familie in der Hochschule"
  • Logo des Projekts "Partnerhochschule des Spitzensports"
Zurück zum Seitenanfang