Nanomaschinen für "Bionische Proteine"

Knotenstruktur des bionischen Proteins<br>Copyright: Ivan Coluzza<br>

Diese „bionischen Proteine“ könnten in Zukunft eine wichtige Rolle für Innovationen in der pharmazeutischen Forschung spielen. Aktuell haben Ivan Coluzza und KollegInnen dazu einen Artikel in der renommierten Physikzeitschrift Physical Review Letters publiziert.

Proteine sind die Grundbausteine aller bekannten Lebewesen und wegen ihrer vielfältigen und komplexen Funktionen werden sie auch oft als „molekulare Maschinen“ bezeichnet. Betrachten wir beispielsweise die Proteine in unseren Muskeln: Bei jeder einzelnen Kontraktion verändern unzählige Proteine ihre Struktur, um die Bewegung des Muskels hervorzurufen.

Dieser außergewöhnliche Prozess wird von Molekülen durchgeführt, welche eine Größe von etwa einem Nanometer, also einem Milliardstel Meter haben. Muskelkontraktion ist jedoch nur eine von zahlreichen Aufgaben, die Proteine erfüllen: Es gibt Proteine, welche Substanzen in und aus Zellen transportieren, Proteine, welche andere Proteine bauen oder einfangen, und Proteine, welche chemische Reaktionen beschleunigen, um einige wenige Beispiele zu nennen. „Von den faszinierenden Eigenschaften der Proteinen inspiriert, haben wir uns zum Ziel gesetzt, Nanomaschinen zu entwerfen und zu bauen, die nach analogen Prinzipien funktionieren und ähnliche Aufgaben verrichten können“, erklärt Ivan Coluzza, Post-doc an der Computergestützten Physik der Universität Wien, das Forschungsprojekt.

Vienna Scientific Cluster (VSC) berechnet Nanomaschinen

Im Rahmen eines langfristigen Forschungsprogramms sind Ivan Coluzza und Kollegen von der Computergestützten Physik an der Fakultät für Physik der Universität Wien sowie dem Institut für Biologisch-inspirierte Materialien der Universität für Bodenkultur Wien den geplanten Nanomaschinen einen wichtigen Schritt näher gekommen. Das Team konnte mit Hilfe von Computersimulationen zeigen, dass sich in dem von ihnen entwickelten physikalischen Modell Partikelstränge spontan zu bestimmten dreidimensionalen Strukturen falten und sogar Knoten bilden können. Die numerisch äußerst aufwendigen Berechnungen gelangen nur durch Einsatz des Vienna Scientific Clusters (VSC), einem von der Universität Wien, der Technischen Universität Wien und der Universität für Bodenkultur Wien gemeinsam betriebenen Hochleistungsrechner.

Künstliche Proteine aus dem Labor

Die Wiener ForscherInnen arbeiten nun an der Umsetzung ihrer theoretischen Ergebnisse, d.h. sie versuchen, künstliche Materialien mit Funktionen wie Proteine im Labor vom Institut für Biologisch-inspirierte Materialien zu realisieren. Dazu sollen spezifisch funktionalisierte Nanopartikel in einer am Computer ermittelten Sequenz zu Ketten verbunden werden, welche sich dann analog zu Proteinen zu den gewünschten Formen verknoten. Solche neuartige bio-mimetische Nanostrukturen könnten technologisch eingesetzt werden, zum Beispiel als Träger für Drug-Delivery-Systeme oder als enzymartige Katalysatoren.

Das Projekt wurde vom Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) im Rahmen des SFB „Vienna Computational Materials Laboratory“ (ViCoM) unterstützt.

Publikation in Physical Review Letters:
Sequence Controlled Self-Knotting Colloidal Patchy Polymers: Ivan Coluzza, Peter D. J. van Oostrum, Barbara Capone, Erik Reimhult and Christoph Dellago.11. Februar 2013.
Wissenschaftliche Kontakte
Dr. Ivan Coluzza
Computergestützte Physik
Universität Wien
1090 Wien, Boltzmanngasse 5
T +43-1-4277-511 76
ivan.coluzza@univie.ac.at
Anfragen an Herrn Coluzza in englischer Sprache.
Univ.-Prof. Mag. Dr. Christoph Dellago
Computergestützte Physik
Universität Wien
1090 Wien, Boltzmanngasse 5
T +43-1-4277-512 60
M +43-664-602 77-512 60
christoph.dellago@univie.ac.at
Rückfragehinweise
Mag. Veronika Schallhart
Pressebüro der Universität Wien
Forschung und Lehre
1010 Wien, Universitätsring 1
T +43-1-4277-175 30
M +43-664-602 77-175 30
veronika.schallhart@univie.ac.at
Mag. Michaela Klement
Öffentlichkeitsarbeit & Medieninformation
Universität für Bodenkultur Wien
Gregor Mendel-Straße 33
1180 Wien
T +43-1-47654-2351
M +43-664-88586435
michaela.klement@boku.ac.at

Media Contact

Veronika Schallhart Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie

Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.

Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Neues topologisches Metamaterial

… verstärkt Schallwellen exponentiell. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am niederländischen Forschungsinstitut AMOLF haben in einer internationalen Kollaboration ein neuartiges Metamaterial entwickelt, durch das sich Schallwellen auf völlig neue Art und Weise…

Astronomen entdecken starke Magnetfelder

… am Rand des zentralen schwarzen Lochs der Milchstraße. Ein neues Bild des Event Horizon Telescope (EHT) hat starke und geordnete Magnetfelder aufgespürt, die vom Rand des supermassereichen schwarzen Lochs…

Faktor für die Gehirnexpansion beim Menschen

Was unterscheidet uns Menschen von anderen Lebewesen? Der Schlüssel liegt im Neokortex, der äußeren Schicht des Gehirns. Diese Gehirnregion ermöglicht uns abstraktes Denken, Kunst und komplexe Sprache. Ein internationales Forschungsteam…

Partner & Förderer