Center for Models of Life >>

NanoHeal (JM/CMOL)
The application of stress to multiphase solid-liquid systems often results in morphological instability. For example, a surface of a stressed solid in contact with its solution corrugates and develops parallel grooves. The instability is triggered by deformation mechanisms operating across multiple scales and it is thermodynamically controlled by spatial gradients in the chemical potential.

FlowTrans (JM/CMOL)
The research themes of FLOWTRANS relate to the characterization and the understanding of fluid flow and chemical reaction within rocks and granular media. This has become an ever-increasing problem in Earth Sciences, Physics, and in many industrial applications, including CO2 sequestration, hydrocarbon migration, ore deposit development, and radioactive waste disposal.

Epigenetics (CMOL)
Cells carry information handed down from their ancestors and are able to pass on information to their descendants. In many cases this memory" is epigenetic - not stored in the DNA sequence - allowing cells with identical DNA to maintain distinct properties.

Collective behavior in cell communities (CMOL)
Biological signaling and regulation of cell growth and state may extend across space, combining local action of some molecules with the spatially extended action of molecules that are designed to diffuse more freely.

Self organization of Diversity: Evolution, species, diseases, development (CMOL)
At all scales, biology presents an astounding diversity of discrete states or species, which coexist over time-scales much longer than the characteristic times of the underlying degrees of freedom. These degrees of freedom ranges from protein to population numbers.

Regulatory dynamics and feedbacks (CMOL)
Protein production in living cells is a huge process, which depends on external conditions, stress, and also coupled to the ability of genetically identical cells to behave differently. The transcription and translation machinery of cells are regulated on both large and small scale, invoking physiological stress signals, as well as specifically acting transcription and translation regulators.

Experimentel Biofysik >>

CELLEN SOM ET LEVENDE MATERIALE

Den biologiske celle er et komplekst og spændende system hvor både fysiske og biologiske mekanismer sammen styrer cellens funktioner. Cellen udgør derfor et perfekt system hvor samspillet mellem fysik og biologi kan udforskes. På NBI undersøger vi de fysiske egenskaber af cellen ved hjælp af optiske og mekaniske metoder. Disse fysiske metoder tillader os at manipulere fx. cellens form, for derefter at visualisere cellens molekylære respons. Celler er yderst interaktive i forhold til deres miljø og kan karakteriseres som et aktivt materiale der reagerer på både kemiske og fysiske stimuli.

BIOFYSIKKEN AF CELLE OVERFLADEN

Vi påvirker celler på nanoskopiskt niveau, både mekanisk og termiskt, for at undersøge cellers evne til at håndtere stress-stimuli fra omgivelserne. Ved at anvende en optisk pincet har vi lært at cellens overflade har nogle fingerlignende strukturer, kaldet filopodia, som spiller en afgørende rolle i cellers bevægelse samt deres evne til at kommunikere med hinanden og omgivelserne.  Ved at punktere cellens overflade med ultrafokuseret opvarmning er vi i gang med at undersøge cellers utrolige evne til at lappe overfladen med diverse proteiner.

Generelt er cellens respons ofte forankret i dens skelet som besidder særdeles interessante fysiske egenskaber da det både kan være elastiskt og viskøst på samme tid, også kaldet viskoelastiskt. Graden af viskoelasticitet kan kvantificeres ved hjælp af optiske metoder med stor nøjagtighed. Cellens overflade og cellens indre kan desuden eksistere i ordnede og uordnede faser. Disse fysiske faser kan have stor betydning i biokemiske processer og for organisering af proteiner og for cellens form. Sammenfattende kan siges at vi i dag ved at biofysiske mekanismer ligger til grund for rigtig mange af cellens funktioner og biofysikkens metoder har vist sig særdeles brugbare i biologisk forskning hvilket afspejles i vores tætte samarbejde med forskellige biovidenskaber.

Funding: Villum Foundation (2012-2015) and Sapere Aude DFF (2015-2019) and Novonordisk synergy grant (2019-2022).

 Læs mere om forskningen i Eksperimentel Biofysik gruppen >>

Uni-Bio-Lab >>

Models of embryos and organs (Uni-Bio-Lab)

Finances: Stemphys, DNRF, Period: 2015-2020

Staff and Students: Silas Boye Nissen, Alexander Nielsen, Julius Bier Kirkegaard. Contact Person: Ala Trusina

Papers:

1) Theoretical tool bridging cell polarities with development of robust morphologies, SB Nissen, S Rønhild, A Trusina, K Sneppen, Elife 7, e38407, 2017

2) Stochastic priming and spatial cues orchestrate heterogeneous clonal contribution to mouse pancreas organogenesis HL Larsen, L Martín-Coll, AV Nielsen, CVE Wright, A Trusina, YH Kim, Anne Grapin-Botton, Nature communications 8 (1), 605

3) Four simple rules that are sufficient to generate the mammalian blastocyst. /  Nissen, Silas Boye; Perera Pérez, Marta; Martin Gonzalez, Javier; Morgani, Sophie Maria Christina; Jensen, Mogens Høgh; Sneppen, Kim; Brickman, Joshua Mark; Trusina, Ala. I: PLOS Biology, Vol. 15, Nr. 7, e2000737, 12.07.2017, s. 1-30