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Cargo transport by molecular motors is ubiquitous in all eukaryotic cells and is typically driven cooperatively by several molecular motors, which may belong to one or several motor species like kinesin, dynein or myosin. These motor proteins transport cargos such as RNAs, protein complexes or organelles along filaments, from which they unbind after a finite run length. Understanding how these motors interact and how their movements are coordinated and regulated is a central and challenging problem in studies of intracellular transport. In this thesis, we describe a general theoretical framework for the analysis of such transport processes, which enables us to explain the behavior of intracellular cargos based on the transport properties of individual motors and their interactions. Motivated by recent in vitro experiments, we address two different modes of transport: unidirectional transport by two identical motors and cooperative transport by actively walking and passively diffusing motors. The case of cargo transport by two identical motors involves an elastic coupling between the motors that can reduce the motors’ velocity and/or the binding time to the filament. We show that this elastic coupling leads, in general, to four distinct transport regimes. In addition to a weak coupling regime, kinesin and dynein motors are found to exhibit a strong coupling and an enhanced unbinding regime, whereas myosin motors are predicted to attain a reduced velocity regime. All of these regimes, which we derive both by analytical calculations and by general time scale arguments, can be explored experimentally by varying the elastic coupling strength. In addition, using the time scale arguments, we explain why previous studies came to different conclusions about the effect and relevance of motor-motor interference. In this way, our theory provides a general and unifying framework for understanding the dynamical behavior of two elastically coupled molecular motors. The second mode of transport studied in this thesis is cargo transport by actively pulling and passively diffusing motors. Although these passive motors do not participate in active transport, they strongly enhance the overall cargo run length. When an active motor unbinds, the cargo is still tethered to the filament by the passive motors, giving the unbound motor the chance to rebind and continue its active walk. We develop a stochastic description for such cooperative behavior and explicitly derive the enhanced run length for a cargo transported by one actively pulling and one passively diffusing motor. We generalize our description to the case of several pulling and diffusing motors and find an exponential increase of the run length with the number of involved motors.
Jochen Pahl un de Subrekter
(2012)
"O du fröhliche ..."
(2012)
Der Begriff „Kindjees“ (Kind Jesus) bezeichnete lange Zeit in ländlichen Gegenden Norddeutschlands den Weihnachtsmann. Peters erinnert sich hier an die Weihnachtsbräuche seiner Kindheit und schildert gleichzeitig die eigene Entwicklung von dem blind der Macht des Kindjees vertrauenden Knaben zu dem Friedrich Schiller verehrenden Vierzehnjährigen, der selbst für die Kleineren die Rolle des Kindjees übernimmt. Die Schönheit der in der Schule gesungenen Kirchenlieder von Gerhard Tersteegen, die Faszination der Kinder für die Neuruppiner Bilderbogen (plattdeutsch: Lex) tragen viel zu der märchenhaften Stimmung bei, in der die Weihnachtsvorbereitungen in Luhnstedt, dem Heimatdorf des Dichters, stattfinden: „Überhaupt kam es vor Weihnachten sehr darauf an, alles, auch das Geringste, in der vertrauten Form wiederkehren zu lassen, Tradition zu schaffen. Die periodische, unbedingt gleichförmige Wiederkehr äußerer Ereignisse ist eine Quelle der Poesie.“
Goethe in Vicenza 1952
(2012)
Der Gewaltige und der Poet
(2012)
Der Herr Major
(2012)
Ein alter Major stößt zu einer Reisegesellschaft, die sich auf einem Dampfer nach Hallig Hooge befindet. Durch seine verbalen Ausfälle und seine Trunksucht verspielt der Major allmählich die Achtung, die ihm anfangs entgegengebracht wurde. Eine genaue Beobachtung von gesellschaftlicher Gruppendynamik und unterschiedlichen Rollenverhalten in der Konfrontation mit einem Außenseiter.
"Hinnerk Pick und der Steernkieker" ist ein poetischer Text, der sich mit dem Astronomen J. J. Sievers, der an der Altonaer Sternwarte tätig war, befasst. J. J. Sievers (1804-1881) stammte aus Stafstedt (Kreis Rendsburg-Eckernförde), einem Dorf in der Nähe von Luhnstedt, dem Heimatdorf von F. E. Peters. Er wird beschrieben als märchenhaft geheimnisvolle Gestalt und zugleich liebenswerter Sonderling, in dessen Augen sich eine Pascalsche Scheu vor der Unendlichkeit des Raumes widerspiegelt. "Immer aber wird mir der Steernkieker teuer bleiben als ein Zeugnis dafür, dass aus der Enge eines holsteinischen Dorfes zum Geist geführt werden kann, wen der Geist gerufen hat. Am Ende ist eines Menschen Drang ins Weite doch vergeblich, wenn er sie nach unruhigen Jahren des Suchens nicht findet in sich selbst." In den Mund des Astronomen Sievers ("de ool Steernkieker", "de ool Klooksnacker") legt Peters am Anfang der "Baasdörper Krönk" die berühmte Beschreibung von Baasdorp und der Anlage des Dorfes in drei sozial definierte konzentrische Kreise (reiche Bauern; Halbhufner und kleine Bauern; schließlich Handwerker und Katenbauern).
Das Opfer
(2012)
Der alte Timm Wieben sieht die natürliche gottgewollte Ordnung durch den Fortschritt, d. h. den Bau eines Bahndammes in seinem Dorf, gefährdet. Er prophezeit die Notwendigkeit eines Menschenopfers, das die Erde besänftigen soll: "Es muss etwas Lebiges in die Grund". Daraufhin ereignet sich ein schwerer Unfall. Der aus dem Nachlass veröffentlichte Text gehört eindeutig zu dem Umfeld der "Baasdörper Krönk". Er kontrastiert Aberglaube und aufgeklärtes Denken, , ohne in Schwarz-Weiß-Malerei zu verfallen. In Peters' Autobiographie Preis der guten Mächte (1940) erscheint der Großvater als ein Fürsprecher des Rationalismus und, wie Hans Lohse in der Erzählung, als ein Gegenentwurf zu Timm Wieben ("Dat geiht all natürlich to"). Aber auch er erkennt trotz allem die Macht des Übernatürlichen an. Für Peters löst sich der Gegensatz zwischen Licht und Dunkel, Aufklärung und Dämonie in der Religion auf: "Und wenn wir auch den beschränkten Geltungsbereich unserer Leuchte erkennen, so haben wir dennoch die Pflicht, sie ins Dunkel hinauszutragen bis an den alleräußersten Rand unseres Vermögens. Wer aber vor dem letzten, undurchleuchtbaren Dunkel steht, der suche seine Zuflucht nicht bei verdächtigen Mächten des Zaubers, sondern fasse die Hand Gottes, die sich ihm aus der deutschen Bibel Martin Luthers hilfreich entgegenstreckt." (Ausgewählte Werke, Bd II, Hamburg, Hoffmann und Campe, S. 111)
"Ulenspegel un Jan Dood"
(2012)
Charakterisierung des literarischen Schaffens von Moritz Jahn. Seine Bedeutung für das Plattdeutsche. F. E. Peters beschreibt, Moritz Jahn humorvoll folgend, "polare Spannungen" in Niederdeutschland: "Es gibt Niederdeutsche, die ihrem Lande nie so ganz trauen, die daheim in einer immerwährenden leisen Unruhe hinleben und die aufatmen, wenn sie in gebirgiger Gegend das nackte Gestein unter ihren Füßen fühlen. Dann wird klar, was sie sich bis dahin mühsam verhehlt haben: dass sie nämlich in einem geheimen Winkel ihrer Seele glauben, ihr Land sei vom Meere unterspült, könne an besonders dünnen Stellen durchbrechen, vom festen Kern der Erde losgerissen werden und in die Nebel der Unendlichkeit hinaustreiben. Auf felsigem Grund werden sie dann die neue und wohltuende Sicherheit mit großer Freude so lange genießen, bis das unwiderstehliche Heimweh sie zurücktreibt in die Unsicherheit."