Bioinformatiker simulieren erfolgreich Anlagerungsprozess zweier Proteine

Saarbrücker Bioinformatiker haben zum ersten Mal den spontanen Anlagerungsprozess zweier Proteine im molekularen Bereich am Computer simuliert.

Für diese Arbeit wurden Mazen Ahmad und Wei Gu aus der Arbeitsgruppe von Professor Dr. Volkhard Helms geehrt. Die Fachzeitschrift Angewandte Chemie hat den Artikel kürzlich unter die besten 10 Prozent der eingereichten Arbeiten eingestuft; die 3-D-Grafik erhielt den Status eines Innen-Titelbildes. Die Simulation solcher molekularer Interaktionen kann beispielsweise zum Verständnis der Entstehung von Krebs beitragen.

Die Bioinformatik arbeitet eng mit den Lebenswissenschaften Biologie, Medizin und Pharmazie zusammen. Die dort in sehr großer Zahl anfallenden Daten tragen Bioinformatiker zusammen und simulieren auf dieser Grundlage am Computer Prozesse, die sonst einzelne, von Menschen durchgeführte Experimente im Labor erfordern. Erst die Bearbeitung am Computer mit seiner enormen Rechenleistung ermöglicht dabei, die große Vielzahl von parallel laufenden Prozessen der Zelle abzubilden und deren Ergebnisse zu analysieren.

Die von der Arbeitsgruppe um Professor Helms ausgewählte Interaktion ist ein Prototyp für biologische Adhäsions-, also: Anlagerungs-Prozesse auf molekularer Ebene. Sie spielen eine zentrale Rolle in der Regulierung zellulärer Prozesse. Simuliert wurde die Anlagerung eines Peptids an ein bestimmtes Eiweißmolekül, die so genannte SH3-Domäne (Src homology domain 3). Viele dieser Proteindomänen vermitteln Wechselprozesse zwischen zellulären Bausteinen. Störungen in den Wechselwirkungen mit der SH3-Domäne wurden bisher unter anderem mit der Entstehung von Krebs in Verbindung gebracht.

Durch Zugabe von kleinen Wirkstoffmolekülen kann jedoch die Bildung solcher Proteininteraktionen gezielt verhindert werden. Hierin liegt eine wichtige Bedeutung von Computersimulationen wie aus dieser Forschungsarbeit: Indem man nachvollzieht, wie diese „molekularen Türstopper“ funktionieren, kann man gezielt in die komplizierten Netzwerke biologischer Zellen eingreifen, um Fehlfunktionen zu unterdrücken und gewünschte Interaktionen zu verstärken. An dieser Grundlagenforschung ist z.B. auch die Pharmaindustrie interessiert – bis zur Anwendung in einem bestimmten Medikament ist es dann allerdings noch ein Weg von vielen Jahren.

Kontakt:
Prof. Dr. Volkhard Helms
Zentrum für Bioinformatik
Tel. 0681 302-64164
E-Mail volkhard.helms@bioinformatik.uni-saarland.de