Forschung

Übergeordnetes Thema unserer Forschungsarbeiten ist die Untersuchung von Protein-Ligand Wechsel­wirkungen mit Hilfe computergestützter Methoden. Die Arbeiten lassen sich in anwendungsbezogene Projekte einerseits und methodische Entwicklungen andererseits unterteilen.

In anwendungsorientierten Arbeiten werden Verfahren wie Docking, Scoring und Molekular­dynamik (MD) Simulationen verwendet, um Protein-Ligand Komplexe zu analysieren, Inter­pretationshilfen für experimentelle Befunde zu erarbeiten und Hypothesen über die zu erwartenden Wechsel­wirkungen hinsichtlich Struktur und Affinität zu erstellen. Ist das Auffinden neuer Liganden das unmittelbare Ziel, so kommen auch verschiedene Ver­fahren des virtuellen Screenings von Moleküldaten­banken zur Anwendung. Ein Großteil dieser Arbeiten steht im Dienste strukturbasierten Ligandendesigns für Proteintargets von biologischem oder pharmazeutischem Interesse und ist daher häufig eng gekoppelt an experimentelle Untersuchungen, die durch Kooperations­partner durchgeführt werden.

Methodische Arbeiten dienen hingegen der Verbesserung und Weiterentwicklung bestehender computerchemischer Methoden im Wirkstoffdesign, die in den letzten Jahren zwar sehr leistungsfähig geworden sind, nach wie vor aber mit einer Reihe von Problemen zu kämpfen haben. So ist zum Beispiel die Vorhersage von Affinitäten und thermo­dynamischen Größen für biomolekulare Komplexe in vielen Fällen noch nicht hinreichend schnell und zuverlässig möglich. Die konformative Flexibilität von Proteinen lässt sich zwar mittels aufwendiger MD Simulationen untersuchen, kann aber nur unzureichend im Docking, Scoring und virtuellen Screening berücksichtigt werden. Schließlich bereitet die adäquate Berücksichtigung von Wasser und Solvatationseffekten im Zusammenhang mit Protein-Ligand Wechselwirkungen weiterhin große Schwierigkeiten. Methodisch orientierte Projekte zielen daher darauf ab, Beiträge zur Lösung dieser Probleme zu liefern.