Superoxid-Dismutase, © FIAS Wissenschaftler am Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS) haben eine innovative Methode entwickelt, um die Struktur und Flexibilität von Proteinen genauer zu berechnen. Dies könnte bedeutende Fortschritte in der biomedizinischen Forschung ermöglichen.
Was ist neu?
Die internationale Forschungsgruppe unter der Leitung des FIAS-Fellow Dr. Sebastian Thallmair hat einen Weg gefunden, die Berechnungen von Proteinstrukturen effizienter zu gestalten. Bisher war es sehr aufwendig, die genaue Struktur großer Proteine oder Proteinkomplexe zu bestimmen – ein Prozess, der Jahre in Anspruch nehmen konnte. Mit der neuen Methode können die Forscher nun die Flexibilität und mechanischen Eigenschaften von Proteinen besser darstellen, ohne dabei jedes Atom einzeln zu betrachten.
Vorteile der neuen Methode
- Weniger Rechenaufwand: Anstatt jedes Atom einzeln zu berechnen, werden Atome in Gruppen zusammengefasst. Dadurch reduziert sich der Rechenaufwand erheblich.
- Bessere Flexibilität: Die Methode ermöglicht es, die Beweglichkeit von Proteinen besser zu beschreiben, was wichtig ist, da Proteine oft ihre Form ändern, um mit anderen Molekülen zu interagieren.
- Vielfältige Anwendungen: Die Verbesserungen könnten helfen zu verstehen, wie Medikamente an Proteine binden oder wie Mutationen in Proteinen zu Krankheiten führen.
Beispiele aus der Forschung
Die Wissenschaftler haben ihre Methode an verschiedenen Proteinen getestet, darunter:
- Superoxid-Dismutase: Ein Protein, das mit der Nervenkrankheit Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) in Verbindung steht. Die neue Methode zeigt, wie Mutationen die Funktion dieses Proteins beeinträchtigen können.
- Membranproteine: Diese Proteine sind entscheidend für den Austausch von Informationen zwischen der Zelle und ihrer Umgebung. Die neue Methode beschreibt deren Struktur und Beweglichkeit besser.
- Spike-Protein des Corona-Virus: Die Forscher konnten zeigen, wie Mutationen in diesem Protein die Interaktion zwischen Virus und Wirt beeinflussen.
Ausblick
Das Team plant, die Methode weiter zu optimieren, um eine noch realistischere Beschreibung der Proteinflexibilität zu ermöglichen. Diese Fortschritte könnten nicht nur die Grundlagenforschung bereichern, sondern auch neue Ansätze für die Entwicklung von Medikamenten bieten.
Kontakt
Dr. Sebastian Thallmair
Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS)
Tel.: +49 69 798 47658
eMail: thallmair@fias.uni-frankfurt.de
Das FIAS (Frankfurt Institute for Advanced Studies) ist eine interdisziplinäre Forschungseinrichtung in Frankfurt am Main. Hier entwickeln international ausgewiesene Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Theorien zu komplexen naturwissenschaftlichen Zukunftsthemen in den Bereichen theoretische Naturwissenschaften, Computerwissenschaften und KI-Systeme sowie Lebens- und Neurowissenschaften. Über die Grenzen der Disziplinen hinweg erforschen sie mit Hilfe mathematischer Algorithmen und Simulationen die komplexen selbstorganisierenden Systeme der Natur. Das FIAS ist eine gemeinnützige Stiftung zwischen der Goethe-Universität und privaten Stiftern und Sponsoren. https://fias.institute/