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Bedeutung computergestützer Methoden in Chemie, Biochemie und Pharma

24.10.2012
Conference on Chemoinformatics
Gmelin-Beilstein-Denkmünze an Engelbert Zaß

Die Fachgruppe Chemie-Information-Computer (CIC) der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) lädt die internationale Computational Chemistry Community erneut nach Goslar zur jährlichen German Conference on Chemoinformatics ein. Vom 11. bis 13. November werden hier Themen wie die molekulare Modellierung, Chemoinformatik und Wirkstoffentwicklung, Chemieinformation, Patente und Datenbanken sowie computergestützte Materialforschung und Nanotechnologie im Mittelpunkt stehen. Dr. Engelbert Zaß, Leiter des Informationszentrums Chemie, Biologie, Pharmazie der ETH Zürich, wird anlässlich der Konferenz mit der Gmelin-Beilstein-Denkmünze der GDCh ausgezeichnet. Wie in den vergangenen Jahren werden wieder zwei Nachwuchswissenschaftler mit dem FIZ Chemie Berlin-Preis für ihre herausragende Dissertation bzw. Diplom- oder Masterarbeit ausgezeichnet. Die diesjährigen Preisträger sind Florian Pfeiffer, Stuttgart, und Dr. Anselm H. C. Horn, Erlangen.

Professor Rebecca C. Wade, Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS) und Zentrum für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg, ist eine der Plenarvortragenden der Goslarer Konferenz. Als Gruppenleiterin „Molecular and Cellular Modelling“ am HITS befasst sie sich mit computergestützten Methoden, um biomolekulare Wechselwirkungen vorherzusagen und zu simulieren. Der Fokus liegt dabei auf der Untersuchung von Proteinen, die in den Zellen als Zielmoleküle für Arzneimittelwirkstoffe dienen. Zu den besonderen Herausforderungen des strukturbasierten Wirkstoffdesigns zählt die dynamische, sich also stetig ändernde dreidimensionale Struktur der Proteine. In ihrem Vortrag erläutert Wade dies am Beispiel der Entwicklung eines Inhibitors, der das Enzym Thymidylatsynthase in seiner Wirkung hemmt. So kommt es über einen Thymidin-Mangel zum Zelltod, was bei der Behandlung von Krebs erwünscht ist. Sie beschreibt ferner die Entwicklung einer rechnergesteuerten Toolbox, mit der sie kurzlebige „Taschen“ in den Proteinen, die sich als Ziele für Wirkstoffe besonders eignen könnten, identifizieren und visualisieren kann.

Mit der gewünschten besseren Vergleichbarkeit der Forschungsergebnisse in der Chemoinformatik und der Computerchemie, also der Berechnung von Moleküleigenschaften und -strukturen, befasst sich Dr. Gregory A. Landrum vom Novartis Institut für biomedizinische Forschung in Basel. Er bezieht sich dabei auf die „Ethical Guidelines to Publication of Chemical Research“ der Amerikanischen Chemischen Gesellschaft (ACS). Darin heißt es u.a.: Ein Forschungsbericht und die darin vorgestellten Daten zu Forschungsergebnissen sollten ausreichende Details enthalten und Bezug nehmen auf öffentlich zugängliche Informationsquellen, um anderen Fachleuten auf dem Gebiet die Reproduzierbarkeit der experimentellen Beobachtungen zu ermöglichen.“ Hier gibt es in der Chemoinformatik und Computerchemie noch Defizite. Wie man die Publikation neuer computergestützter Methoden verbessern und somit u.U. die Fortschritte in der Forschung beschleunigen könnte, zeigt Landrum anhand eines kurzen Blicks auf die derzeitige Situation in der chemischen Fachliteratur auf.

Engelbert Zaß, der auf der Goslarer Tagung mit der Gmelin-Beilstein-Denkmünze ausgezeichnet wird, hält dort auch einen Plenarvortrag über „The Long and Winding Road to Chemical Information“. Die Silbermedaille, verbunden mit einer Urkunde und einem Geldbetrag, wird von der GDCh an in- und ausländische Persönlichkeiten verliehen, die sich besondere Verdienste um die Geschichte der Chemie, die chemische Literatur oder die Chemie-Information erworben haben. Das trifft auf Zaß, insbesondere bezogen auf die Chemie-Information, zu. Vor allem sein Engagement beim Aufbau chemierelevanter Datenbanken und bei umfassenden Schulungen für die praxisbezogene Nutzung dieser Datenbanken verdient Anerkennung. Der 62jährige, in Deutschland geborene Chemiker trat bereits mit 20 Jahren der GDCh bei und ist seit dem Gründungsjahr der CIC, 1982, deren Mitglied. Damals standen gedruckte Handbücher wie „der Gmelin“ und „der Beilstein“ für die Chemie-Literaturrecherche zur Verfügung. Erst in der ersten Hälfte der 1980er Jahre begann der Aufbau der entsprechenden Datenbanken, den Zaß mitgestaltete. Von Hause aus ist Zaß organischer Chemiker. Er studierte in Köln, promovierte 1977an der ETH Zürich und arbeitete dort und an der Universität Zürich einige Jahre in den organisch-chemischen Labors, bis er 1999 an das Chemieinformationszentrum der ETH wechselte. Seit 2003 ist er Leiter des Informationszentrums Chemie, Biologie, Pharmazie der ETH Zürich, bereits seit 1995 auch Dozent an der Universität Bern.

Florian Pfeiffer erhält den CIC-Förderpreis für Computational Chemistry für seine an der Universität Stuttgart angefertigte Diplomarbeit „Beschleunigung selbstkonsistenter Multikonfigurationsmethoden zur Berechnung molekularer Schwingungszustände durch Einführung von Polynomen“. Pfeiffer gelang es, eine besonders schnelle und genaue Methode zur Berechnung von Schwingungszuständen von Molekülen zu entwickeln. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Potentialflächen des Moleküls mit Hilfe von Polynomen beschrieben werden.

Anselm Horn erhält den CIC-Förderpreis für Computational Chemistry für seine an der Universität Erlangen-Nürnberg angefertigte Disseration „Entwicklung computerchemischer Simulationsmethoden und Anwendung auf das Amyloid-ß-Peptid der Alzheimer-Krankheit“. Das Aß-Peptid aggregiert zu Oligomeren, Fädchen und Fibrillen, die in den so genannten Plaque-Ablagerungen im Gehirn von Alzheimer-Patienten gefunden werden. Wegen ihrer Flexibilität in der Konformation und ihrer strukturellen Heterogenität ist es bislang nicht gelungen, die Peptidaggregationen so zu untersuchen, dass man ihre Bildung versteht und dann eventuell verhindern könnte. Allerdings konzentriert sich die Forschung zurzeit auf die kleineren Peptid-Oligomere, die eine höhere Zytotoxizität aufweisen. Horn hat in seinen Arbeiten die Moleküldynamik des Aß-Peptid-Tetramers simuliert und herausgefunden, dass es sich hierbei um eine stabile oligomere Konformation handelt, aus der sich längere und stärker neurotoxische Aß-Spezies bilden können. Das ist ein interessantes Ergebnis für die Suche nach Wirkstoffen geben die Alzheimer-Krankheit.

Die Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) gehört mit über 30.000 Mitgliedern zu den größten chemiewissenschaftlichen Gesellschaften weltweit. Sie hat 27 Fachgruppen und Sektionen, darunter die Fachgruppe Chemie-Information-Computer (CIC) mit etwa 450 Mitgliedern. Die Fachgruppe wurde 1982 gegründet, weil auch in der Chemie die computergestützte Verwaltung, Archivierung, Analyse, Abfrage und Generierung von Informationen immer wichtiger wurde. Sie sieht ihre Hauptaufgabe darin, an der Information und Dokumentation sowie an Computeranwendungen in der Chemie interessierte in- und ausländische Wissenschaftler zusammenzubringen, um durch regen Gedanken- und Erfahrungs-austausch neueste Erkenntnisse auf diesem Wissensgebiet zu vermitteln und fortzuentwickeln.

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://www.gdch.de

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