Sejtstruktúrák dinamikájának statisztikus fizikai modellezése = Statistical physical modeling of the dynamics of subcellular structures

- A kinezin nevű motorfehérje két fejét néhány jól meghatározott állapottal jellemezve, a két fejet összekötő neck-linkereket pedig szemiflexibilis polimerláncként leírva, termodinamikailag konzisztens módon felépítettük a dimerikus kinezin molekula telje | - By characterizing the two heads of kinesin with a few well defined kinetic states and considering the two neck linkers (which connect the two heads) as semiflexible polymeric chains, we have constructed a complete kinetic model of the dimeric kinesin i

Sejtbiológiai folyamatok vizsgálata statisztikus fizikai módszerekkel = Studies of biological processes of the cell using the methods of statistical physics

- Elméleti számítások és numerikus szimulációk segítségével megmagyaráztuk a DNS molekuláknak a sejtmag nanopórusain való áthaladásának mechanizmusát [1]. Kidolgoztunk egy olyan módszert, amely lehetővé teszi a polimerdinamikai szimulációk jelentős felgyorsítását a monomerek közötti kötések hosszának és hajlítási merevségének renormálásával. - Megmutattuk, hogy 2-dimenziós random potenciálban a "racsni effektus" (amely a molekuláris motorok működésének az alapja) nagyléptékű mintázatok kialakulásához vezet [6]. - Fehérjék adszorpciójára megalkottunk egy modellt, amely segítségével a zürichi ETH-ban végzett fehérjekicserélődéses kísérleteket értelmeztük [2]. A dinamikus erőspektroszkópia pontosabb elméleti leírását adtuk arra az esetre, amikor egy adhéziós kötés elszakítása során a rendszer több, egymást követő energiagáton megy keresztül [3]. - Optikai csipesz segítségével megmértük az erő-megnyúlás görbét membrán nanocsövek kialakulásakor. Azt tapasztaltuk, majd elméleti számításokkal is alátámasztottuk, hogy az erő nem-monoton módon változik, a maximuma lineárisan függ a húzási terület sugarától, és elsőrendű átalakulást mutat [5]. Kvantitatív leírását adtuk egy membrán veszikulumból kihúzott két nanocső összeolvadásának. Az eredmények új mérési módszert kínálnak a biológiai membránok rugalmas paramétereinek meghatározására [4]. Megmutattuk továbbá, hogy ha görbületre érzékeny fehérjék találhatók a membránban, akkor létezik egy kritikus fehérjekoncentráció, amely felett stabil nanocső nem jöhet létre, a membrán húzása során pedig újabb és újabb hólyagocskák válnak le [7]. | - With the help of theoretical calculations and numerical simulations we explained the mechanism of DNA translocation through the nanopores of the cell nucleus [1]. We also developed a method for speeding up the polymer dynamics simulations by renormalizing the bond length and the bending rigidity. - We showed that in 2-dimensional random potentials the "ratchet effect" (which is the basic mechanism of the operation of molecular motors) leads to the appearance of large-scale patterns [6]. - For protein adsorption we constructed a model, with which we could interpret the protein exchange experiments performed at the ETH Zürich [2]. We gave a refined theoretical description of the dynamic force spectroscopy in case the system overcomes several energy barriers during the rupture of an adhesion bond [3]. - Using optical tweezers we measured the force-extension curves during the formation of membrane nanotubes. We found and explained theoretically that the force changes non-monotonically, its maximal value depends linearly on the radius of the pulling area, and undergoes a first order transition [5]. We gave a quantitative description of the coalescence of two membrane nanotubes pulled from a single vesicle. Our results provide a new method for the determination of the elastic properties of biological membranes [4]. We also showed that if the membrane contains curvature sensitive proteins, then there exists a critical protein concentration, above which no stable tube can form and the pulling of the membrane leads to vesiculation [7]

A magyar felsőoktatási képesítési keretrendszer átfogó elemzése

A magyar felsőoktatásról való gondolkodásban a kimenet felőli szabályozás és a tanulási eredmények, keretrendszerű képzésszabályozás elve először az 1993. évi, sokszor módosított felsőoktatási törvényt felváltó, 2005. évi új felsőoktatási törvény alapjául szolgáló Magyar Universitas Program (Oktatási Minisztérium, 2004) számára előtanulmányokat és policyajánlásokat kidolgozó, Csatlakozás az Európai Felsőoktatási Térséghez munkacímet viselő program (Oktatási Minisztérium, 2003) szakmai háttértanulmányai és ajánlásai között jelent meg. A CSEFT keretében több elemzés, szakértői tanulmány foglalkozott a bolognai folyamat magyarországi megvalósíthatóságával, különös tekintettel a ciklusos képzési szerkezetre való áttéréssel

Élőlények kollektív viselkedésének statisztikus fizikája = Statistical physics of the collective behaviour of organisms

Experiments: We have carried out quantitative experiments on the collective motion of cells as a function of their density. A sharp transition could be observed from the random motility in sparse cultures to the flocking of dense islands of cells. Using ultra light GPS devices developed by us, we have determined the existing hierarchical relations within a flock of 10 homing pigeons. Modelling: From the simulations of our new model of flocking we concluded that the information exchange between particles was maximal at the critical point, in which the interplay of such factors as the level of noise, the tendency to follow the direction and the acceleration of others results in large fluctuations. Analysis: We have proposed a novel link-density based approach to finding overlapping communities in large networks. The algorithm used for the implementation of this technique is very efficient for most real networks, and provides full statistics quickly. Correspondingly, we have developed a by now popular, user-friendly, freely downloadable software for finding overlapping communities. Extending our method to the time-dependent regime, we found that large groups in evolving networks persist for longer if they are capable of dynamically altering their membership, thus, an ability to change the group composition results in better adaptability. We also showed that knowledge of the time commitment of members to a given community can be used for estimating the community's lifetime. Experiments: We have carried out quantitative experiments on the collective motion of cells as a function of their density. A sharp transition could be observed from the random motility in sparse cultures to the flocking of dense islands of cells. Using ultra light GPS devices developed by us, we have determined the existing hierarchical relations within a flock of 10 homing pigeons. Modelling: From the simulations of our new model of flocking we concluded that the information exchange between particles was maximal at the critical point, in which the interplay of such factors as the level of noise, the tendency to follow the direction and the acceleration of others results in large fluctuations. Analysis: We have proposed a novel link-density based approach to finding overlapping communities in large networks. The algorithm used for the implementation of this technique is very efficient for most real networks, and provides full statistics quickly. Correspondingly, we have developed a by now popular, user-friendly, freely downloadable software for finding overlapping communities. Extending our method to the time-dependent regime, we found that large groups in evolving networks persist for longer if they are capable of dynamically altering their membership, thus, an ability to change the group composition results in better adaptability. We also showed that knowledge of the time commitment of members to a given community can be used for estimating the community's lifetime

A magyar bolognai folyamat – az oktatás, a képzés és a tanulás új útjai a felsőoktatásban

A magyar felsőoktatás szervezeti, oktatási, finanszírozási területen is jelentős átalakuláson ment át az elmúlt évtizedben (Derényi, 2009). A változások eredményeképp létrejött új felsőoktatási forma, működési mód kapcsán azonban mind az átalakulás támogatói, mind annak ellenzői is számos ponton elégedetlennek tűnnek. Írásunk, az Országos Kredittanács korábbi elemzésére építve, a magyar bolognai folyamat oktatási-képzési aspektusait, megtörtént és elmaradt újításait tárgyalja. Arra kérdezünk rá, hogy mi történt meg, mi maradt el és mi valósult meg félig vagy éppen hibásan abból, ami az eredeti terv és feladat volt

Fatty acid droplet self-division driven by a chemical reaction

Division of a millimeter-sized and compartmentalized fatty acid droplet is triggered by a chemical pH clock reaction operating on the ten-second time scale. The autonomous pH change inside the compartment translates into the deprotonation of the fatty acid molecules, leading to a negative interfacial tension at the water-oil interface inside the droplet. This phenomenon induces the expansion of the droplet, which is followed by its division into daughter droplets governed by the Plateau-Rayleigh instability. © 2014 the Owner Societies

Effective temperature of mutations.

Biological macromolecules experience two seemingly very different types of noise acting on different time scales: (i) point mutations corresponding to changes in molecular sequence and (ii) thermal fluctuations. Examining the secondary structures of a large number of microRNA precursor sequences and model lattice proteins, we show that the effects of single point mutations are statistically indistinguishable from those of an increase in temperature by a few tens of kelvins. The existence of such an effective mutational temperature establishes a quantitative connection between robustness to genetic (mutational) and environmental (thermal) perturbations