Matematikk og modeller av cellebiologi

Mange prosesser i biologi finner sted i komplekse systemer som kjennetegnes ved blant annet framspringende egenskaper, ikke-sentral kontroll og stokastisitet. Mens det er utfordrende å lære om slike systemer, har matematikken mange verktøy til å utforske dem. I avhandlingen “Matematisk modellering av mitokondrier i celle- og evolusjonærbiologi” utforskes mitokondrier, en viktig cellekomponent ansvarlig for blant annet energi, i ulike sammenhenger.

Mitokondrier er organeller som produserer energi for cellene våre. På grunn av den evolusjonære historien deres, besitter de sitt eget arvestoff som er viktig for cellefunksjon og helse. De er også dynamiske og kan lage nettverk på kryss og tvers av celler i noen celletyper. Vi utforsker hvordan slike nettverk kan påvirke arven av mitokondrienes arvestoff ved hjelp av beregningsorienterte og matematiske modeller av fenomenet.

Celleforbrenning kan forstyrres av mutasjoner i arvematerialet vårt. I tillegg kan livsstilen vår prege uttrykket av arvematerialet. I samarbeid med kliniske forskere som undersøkte rollen til et protein i forbrenningen til leverceller i forbindelse med livsstilssykdommer spurte vi hva en matematisk modell av kjent menneskelig levercelleforbrenning forutsier om endringer i uttrykk av dette proteinet.

Molekylet ATP, kjent som cellens “universelle energivaluta”, inngår i mange celleprosesser. Tilsvarende er mitokondriene kjent som “cellens energikraftverk” fordi de inneholder maskineri sentralt for produksjonen av ATP. Men til tross for mitokondrienes sentrale rolle i celleforbrenning, har mitokondrier på tvers av eukaryotene mistet deler av eller hele dette maskineriet – i ytterste fall har mitokondriene selv gått tapt. Vi spør hva som er dynamikken bak denne evolusjonære reduksjonsprosessen, og utforsker problemstillingen i en matematisk og beregningsorientert modell av evolusjonære baner der banene vektes ved hjelp av data.

Personalia

Robert Clay Glastad (f. 1984) er doktorgradsstipendiat i statistikk ved Matematisk institutt, Universitetet i Bergen. Hans veiledere er professor Iain George Johnston og professor Hans Julius Skaug ved Universitetet i Bergen. Clay Glastad har en mastergrad fra Institutt for Fysikk og Teknologi ved Universitetet i Bergen fra 2015 og har i en årrekke jobbet som pedagog ved Metis Education.