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Spektrum Spezial: Datengetriebene Wissenschaft: Das biomolekulare Erkennungspuzzle

Proteine sind die Funktionsträger des Lebens. Ihre Wechselwirkungen miteinander und mit anderen Biomolekülen sorgen dafür, dass Zellen ihre Aufgabe im Organismus erfüllen. Um diese Wechselwirkungen besser zu verstehen, setzen Forscher zunehmend rechnergestützte Methoden ein. Computersimulationen von Proteininteraktionen leisten auch einen immer wichtigeren Beitrag zum Design von Wirkstoffen gegen Krankheiten und in der Biotechnologie.
Linker-Histon
In einer Zelle wimmelt es geradezu von großen und kleinen Molekülen, die ständig in Bewegung sind. Wie finden und erkennen sie in diesem Gewirr ihre jeweiligen Bindungspartner? Wie können sie mit mehreren anderen Molekülen zusammen Komplexe bilden? Und wie kommt es, dass manche dieser Vorgänge schnell und andere langsam ablaufen? Bei der Suche nach Lösungsstrategien für das Puzzle der biomolekularen Erkennung helfen neben ausgeklügelten Experimenten und biochemischen Untersuchungen vermehrt Berechnungen und Simulationen am Computer. Mit ihnen befassen wir uns in der Arbeitsgruppe "Molekulare und zelluläre Modellierung" am Heidelberger Institut für Theoretische Studien.

Betrachten Sie zum Beispiel ein Puzzle aus 2000 Teilen, das ein Schloss in einer schönen Landschaft zeigt. Einige Plättchen lassen sich ganz einfach platzieren: Flaggen, Turmspitzen oder auch Mauerkanten. Bei anderen hilft nur geduldiges Probieren. Das gilt etwa für grünliche oder bräunliche Teile, die zu den Bäumen im Wald gehören, oder für solche in den verschiedenen Blautönen des Himmels.

Bei der Bindung zwischen Biomolekülen spielt wie im Puzzle die Passform eine wesentliche Rolle...

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