Durch Simulation schneller zum Ziel: Nachwuchsforscher für Erkenntnisse und Entwicklungen in Biophysik und Chemoinformatik

Nachwuchsforscher werden für spannende Erkenntnisse und Entwicklungen in Biophysik und Chemoinformatik ausgezeichnet

05.11.2007

Mit dem FIZ Chemie Berlin-Preis würdigt die Fachgruppe Chemie-Information-Computer (CIC) der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) besondere Forschungsleistungen zur Weiterentwicklung des Fachgebietes Chemoinformatik. Die Auszeichnungen gehen in diesem Jahr an den Chemiker und Biophysiker Dr. Lars Schäfer und an den Arzt und Bioinformatiker Dr. Ole Kayser.

Schäfer erhält den Preis für seine Dissertation bei Professor Dr. Helmut Grubmüller am Max-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie in Göttingen. Der junge Wissenschaftler präsentierte Erklärungen physikalisch-chemischer Vorgänge, die durch Licht in biologischer Materie ausgelöst werden. Wenn man die von Schäfer untersuchten und beschriebenen molekularen Schaltmechanismen durchgängig versteht, kann man Moleküle mit Hilfe von Licht als biologische Schalter verwenden. In enger Zusammenarbeit mit Kollegen am Institut und an anderen Forschungseinrichtungen setzte Schäfer zur Erarbeitung seiner Ergebnisse modernste Theorien und Berechnungsmethoden in Computersimulationen ein und entwickelte sie weiter. Es gelang ihm, photoaktivierte Prozesse in großen biomolekularen Systemen in kondensierter Phase theoretisch zu beschreiben und in Simulationen auf atomarer Ebene zu studieren. Schäfer behandelt in seiner Dissertation gleich drei verschiedene Prozesse, die biologische und/oder nanotechnologische Anwendungen haben. Seine Forschungsergebnisse sind vor allem für die medizinische Forschung (u.a. Krebsforschung), die biologische Forschung (u.a. DNA Forschung) und für die Nanotechnologie (biologische Schalter) von Bedeutung. Die entwickelten Konzepte, Methoden und Simulationen können von anderen Forschern für weitere Forschungs- und Entwicklungszwecke eingesetzt werden.

Kayser wird für seine Diplomarbeit ausgezeichnet, die er bei Professor Dr. Matthias Rarey am Zentrum für Bioinformatik der Universität Hamburg anfertigte. Der Humanmediziner mit Zweitstudium in Bioinformatik entwickelte eine Simulationssoftware zur Vorhersage der wahrscheinlichsten 3D-Strukturen eines Wirkstoffes in gebundenem, d.h. bioaktivem, Zustand. Die Fachsprache nennt die 3D-Struktur eines Moleküls Konformation. Programme für solche Vorhersagen gibt es bereits. Die Herausforderung war also, eine Software zu entwickeln, die ähnlich gute oder bessere Ergebnisse liefert. Das ist Kayser gelungen. Die von ihm in Software umgesetzte Methodik berücksichtigt die dreidimensionale Molekülstruktur des Wirkstoffes, indem sie wahrscheinliche Kombinationen von Rotationswinkeln von Atombindungen in die Prognose einbezieht. Das Programm hilft bei der gezielten Suche nach Wirkstoffen für Arzneien und Pflanzenschutzmittel (Wirkstoffdesign). Die Vorhersagen können beispielsweise dabei helfen, ein Protein, das als Verursacher einer Krankheit identifiziert wurde, gezielt mit einem Arzneimittel auszuschalten, von dem man aufgrund seiner 3D-Struktur erwarten kann, dass es sich an das Eiweißmolekül andocken wird ("Schlüssel- Schloss- Prinzip").

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