Mechanochemie von Entzündungsprozessen
Unsere Forschung
Unsere Forschung wird von Neugier angetrieben. Wir wollen die fundamentalen Mechanismen verstehen, die der Selbstorganisation lebender Materie zugrunde liegen. Zu diesem Zweck kombiniert unsere Theoriegruppe Konzepte aus der Theoretischen Physik und Chemie, und untersucht, wie Tausende verschiedener Biomoleküle im Zellkern durch eine Kombination aus molekularen Wechselwirkungen, mechanischen Kräften und Energieverbrauch organisiert werden.
Wir möchten insbesondere verstehen, wie chemische und mechanische Signale die Organisation von Nukleoplasma und Genom in gesunden Zellen steuern und dadurch lebenswichtige Prozesse wie Gen-Transkription, Splicing und ribosomale Biogenese koordinieren. Diese Prozesse können durch verschiedene Krankheiten gestört werden. Um unser Verständnis menschlicher Pathologien zu verbessern, untersuchen wir wie zelluläre Signale durch Infektionen und Entzündungen umfunktioniert werden. Unsere Vision ist es, basierend auf den physikalischen Prinzipien biologischer Organisation zu verstehen, wie Zell- und Gewebehomöostase durch die Expression viraler Proteine während einer Infektion sowie durch Zytokinsignale während einer Entzündung verändert und im Zuge der Genesung wiederhergestellt werden.
Unsere wichtigsten Forschungsprojekte sind:
- Angeborene Immunität und Entzündungsprozesse: Ressourcenallokation und optimale Kontrolle.
- Aktive chemische Kontrolle der Phasenseparation in Zellen.
- Aktive mechanische Kontrolle von biomolekularen Kondensaten und Chromatindynamik.
Die Forschungsgruppe „Mechanochemie von Entzündungsprozessen“ ist eine gemeinsame Gruppe des HZI und des Niedersächsischen Zentrums für KI & Kausale Methoden in der Medizin (CAIMed).
Unsere Forschung
Unsere Forschung wird von Neugier angetrieben. Wir wollen die fundamentalen Mechanismen verstehen, die der Selbstorganisation lebender Materie zugrunde liegen. Zu diesem Zweck kombiniert unsere Theoriegruppe Konzepte aus der Theoretischen Physik und Chemie, und untersucht, wie Tausende verschiedener Biomoleküle im Zellkern durch eine Kombination aus molekularen Wechselwirkungen, mechanischen Kräften und Energieverbrauch organisiert werden.
Wir möchten insbesondere verstehen, wie chemische und mechanische Signale die Organisation von Nukleoplasma und Genom in gesunden Zellen steuern und dadurch lebenswichtige Prozesse wie Gen-Transkription, Splicing und ribosomale Biogenese koordinieren. Diese Prozesse können durch verschiedene Krankheiten gestört werden. Um unser Verständnis menschlicher Pathologien zu verbessern, untersuchen wir wie zelluläre Signale durch Infektionen und Entzündungen umfunktioniert werden. Unsere Vision ist es, basierend auf den physikalischen Prinzipien biologischer Organisation zu verstehen, wie Zell- und Gewebehomöostase durch die Expression viraler Proteine während einer Infektion sowie durch Zytokinsignale während einer Entzündung verändert und im Zuge der Genesung wiederhergestellt werden.
Unsere wichtigsten Forschungsprojekte sind:
- Angeborene Immunität und Entzündungsprozesse: Ressourcenallokation und optimale Kontrolle.
- Aktive chemische Kontrolle der Phasenseparation in Zellen.
- Aktive mechanische Kontrolle von biomolekularen Kondensaten und Chromatindynamik.
Die Forschungsgruppe „Mechanochemie von Entzündungsprozessen“ ist eine gemeinsame Gruppe des HZI und des Niedersächsischen Zentrums für KI & Kausale Methoden in der Medizin (CAIMed).
Dr. Andriy Goychuk
Mathematische und biophysikalische Modellierung kann uns helfen, die Prinzipien von intra- und multizellulärer Organisation sowie Organfunktion zu verstehen.
Andriy Goychuk leitet seit 2025 eine Forschungsgruppe am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung und dem Niedersächsischen Zentrum für KI & Kausale Methoden in der Medizin. Davor war er Postdoktorand am Massachusetts Institute of Technology, wo er auch ein Stipendium von der European Molecular Biology Organization innehatte. Er wurde 2021 in Physik an der Ludwig-Maximilians-Universität München promoviert, wo er Teil der Graduiertenschule Quantitative Biosciences Munich war.
Dr. Goychuk interessiert sich für die Selbstorganisation lebender Materie auf verschiedenen Skalen. Seine Forschung reicht von entzündlichen Prozessen und Zelldynamik auf der Gewebeebene über die Organisation im Zellkern bis hin zur Dynamik von Proteinen. Dazu entwickelt er theoretische Modelle basierend auf Biophysik, Statistischer Mechanik, Strömungsmechanik und Nichtlinearer Dynamik.
Ausgewählte Publikationen
S. F. Banani*, A. Goychuk*, P. Natarajan*, M. M. Zheng*, G. Dall’Agnese, J. E. Henninger, M. Kardar, R. A. Young, and A. K. Chakraborty. Active RNA synthesis patterns nuclear condensates. bioRxiv 2024.10.12.614958 (2024), https://doi.org/10.1101/2024.10.12.614958
D. Goh, D. Kannan, P. Natarajan, A. Goychukc, and A. K. ChakrabortyC. RNA gradients can guide condensates toward promoters: implications for enhancer-promoter contacts and condensate-promoter kissing. J. Chem. Phys. 163, 104905 (2025), https://doi.org/10.1063/5.0277838
A. Goychukc, D. Kannan, and M. KardarC. Delayed excitations induce polymer looping and coherent motion. Phys. Rev. Lett. 133, 078101 (2024), https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.078101
A. Goychuk*,c, L. Demarchi*, I. Maryshev, and E. FreyC. Self-consistent sharp interface theory of active condensate dynamics. Phys. Rev. Research 6, 033082 (2024), https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.6.033082
A. Goychuk*, D. Kannan*, A. K. Chakraborty, and M. Kardar. Polymer folding through active processes recreates features of genome organization. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 120 (20) e2221726120 (2023), https://doi.org/10.1073/pnas.2221726120
* Kennzeichnet Publikationen mit gemeinsamer Erstautorenschaft.
c Kennzeichnet Publikationen mit gemeinsamer Letztautorenschaft.
Publikationen
Eine vollständige Liste der Publikationen finden Sie hier.
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