Auszeichnung für Nachwuchswissenschaftler für Forschungsarbeiten zur Vorhersage von Proteinstrukturen und Protein-Interaktion

FIZ CHEMIE Berlin-Preise 2006 für hervorragende Arbeiten im Fachgebiet Chemie-Information-Computer

09.11.2006

Der Physiker Dr. Alexander Schug und die Diplom-Biologin/Diplom-Bioinformatikerin Birte Seebeck werden mit dem FIZ Chemie Berlin-Preis 2006 ausgezeichnet. Mit diesem Preis würdigt die Fachgruppe Chemie-Information-Computer (CIC) der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) hervorragende Dissertationen und Diplomarbeiten, die eine besondere Forschungsleistung für die Weiterentwicklung des Fachgebietes darstellen.

Beide Preisträger haben Methoden zur computergestützten Vorhersage von räumlichen Proteinstrukturen und -interaktionen entwickelt, ihre Erkenntnisse in Software übertragen und die Funktionsfähigkeit bewiesen. Computerprogramme, die im Voraus berechnen können, welche dreidimensionale Struktur ein Protein annimmt und wie es mit anderen Molekülen, die an das Protein andocken, interagiert, werden in der biologischen Grundlagenforschung sowie in der biomedizinischen und der pharmazeutischen Forschung und Entwicklung eingesetzt. Wirkstoffe zur Entwicklung neuer Medikamente werden am Computer erforscht und mit Softwareunterstützung theoretisch entworfen, bevor sie in den Labortest gehen. So kann man zum Beispiel mit dem Computer vorhersagen, ob ein Molekül mit einem krankheitsrelevanten Zielprotein interagiert und sich somit prinizipiell als Wirkstoff eignet. Die Fachsprache bezeichnet diese Verfahren als "Molecular Modelling" bzw. "Molecular Design".

Dr. Alexander Schug überzeugte die Jury mit einer stark interdisziplinär geprägten Arbeit mit dem Thema "Free-Energy Simulations using Stochastic Optimization Methods for Protein Structure Prediction". Aufbauend auf einem atomar aufgelösten Modell für die freie Energie eines Proteins in seiner natürlichen Umgebung entwickelte und adaptierte er eine ganze Reihe von stochastischen Optimierungsverfahren und wandte diese auf die Proteinfaltung an. Unter anderem setzte Schug dafür das stochastische Tunnelverfahren, Parallel Tempering, Energy-Landscape-Paving und evolutionäre Algorithmen zur Lösung seiner Problemstellung ein.

Birte Seebeck gewann den FIZ CHEMIE Berlin-Diplomarbeitspreis mit einer Arbeit zur "Modellierung von Metallwechselwirkungsgeometrien für das Protein-Ligand Docking Problem", mit der sie drei Jahre nach ihrem Biologie-Diplom ein zweites Diplom in Bioinformatik erwarb. Metallionen kommen in vielen Proteinstrukturen als Kofaktoren vor. Diese sogenannten Metalloproteine spielen eine wichtige Rolle im menschlichen Organismus und sind mögliche Angriffspunkte für Medikamente, beispielsweise zur Therapie von Glaukom (grüner Star) oder Bluthochdruck. Die Forscherin ging in ihrer Arbeit der Frage nach, wie man die Wechselwirkungen zwischen den Metallionen in den Proteinstrukturen so erfassen und darstellen kann, dass es möglich wird, Wirkstoff-Kandidaten virtuell am Computer zu testen. Aus der statistischen Analyse kristallographisch aufgelöster Protein-Ligand-Komplexe leitete Seebeck ein Modell zur Darstellung von Metallwechselwirkungen ab und entwickelte ein Verfahren für die automatische Zuordnung der geometrischen Wechselwirkungsparameter zu Metallen in Proteinstrukturen.

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