Forschungsintressen
Leben ist Bewegung – angetrieben durch zellul?re Prozesse, die von molekularen Maschinen aus Proteinen gesteuert werden. Unser Ziel ist es, diese Prozesse auf atomarer Ebene zu verstehen, indem wir zeitaufgel?ste Einblicke in die Struktur und Dynamik molekularer Maschinen gewinnen. 百利宫_百利宫娱乐平台￥官网 erm?glicht nicht nur neue Erkenntnisse über Krankheitsentstehung, sondern auch die Entwicklung gezielter Medikamente und Therapien. Darüber hinaus tragen diese Einblicke zum Protein-Engineering bei, indem sie helfen, ma?geschneiderte Proteine mit spezifischen Funktionen zu entwerfen.
Da ein tiefgehendes Verst?ndnis dieser Prozesse eine Kombination verschiedener Perspektiven erfordert, entwickeln wir computergestützte Strategien, die biophysikalische und biochemische Experimentaldaten mit modernen bioinformatischen Algorithmen zusammenführen. So entsteht ein ganzheitliches Bild von Aufbau und Funktionszyklen molekularer Maschinen – von atomaren Details auf der Elektronenebene bis hin zu übergeordneten molekularen Strukturen.
Unsere Methodik basiert auf drei zentralen Schritten:
- Strukturmodellierung: Experimentelle Daten werden mit bioinformatischen Methoden in statische Strukturmodelle überführt oder mithilfe künstlicher Intelligenz (KI) vorhergesagt.
- Pr?zise Verfeinerung: Aktive Zentren werden mit einer Aufl?sung von unter 1 ? analysiert, w?hrend quantenmechanische/molekulardynamische (QM/MM) Simulationen Zwischenzust?nde identifizieren, die experimentell schwer zug?nglich sind.
- Dynamische Simulationen: Die verfeinerten Momentaufnahmen werden kombiniert, um mithilfe von Molekulardynamik-Simulationen (MD) die Bewegungen und Mechanismen der molekularen Maschinen in ihrer natürlichen Umgebung abzubilden.
百利宫_百利宫娱乐平台￥官网e Strategie bietet Einblicke mit h?chster r?umlicher und zeitlicher Aufl?sung in das Zusammenspiel zwischen lokalen Prozessen wie chemischen Reaktionen an den aktiven Zentren und globalen Konformations?nderungen, die die zellul?re Funktion steuern. Die gewonnenen Erkenntnisse liefern mechanistische Hypothesen und helfen, gezielte Experimente zu entwickeln, die unsere strukturellen und dynamischen Modelle validieren.
Software Entwicklung
Forschungsschwerpunkte
- Untersuchung molekularer Mechanismen onkologischer Zielstrukturen, z.B. dem Ras-Protein, bei dem bei etwa 20% aller onkologischen Erkrankungen eine Fehlfunktion vorliegt oder dem für Proteinrecycling verantwortliche Proteasome, das als Wirkstoffziel w?hrend der Chemotherapie angegriffen wird.
- Erkenntnisse zur Umwandlung von Licht in chemische Energie w?hrend der Photosynthese, um langfristig widerstandsf?higere Pflanzen zu züchten, die mehr CO2 binden und so dem Klimawandel entgegenwirken.
- Untersuchung von RNA-Protein-Komplexen
- Entwicklung von hybriden quanten- und molekularmechanischen (QM/MM) Verfahren zur Berechnung physikalischer Eigenschaften von Proteinen. 百利宫_百利宫娱乐平台￥官网e Verfahren dienen dazu schnelle Prozesse mit hoher r?umlicher und zeitlicher Aufl?sung zu simulieren und mit experimentellen Daten, z. B. aus der Spektroskopie, zu validieren.
- Theoretische Spektroskopie
- Lichtschaltbare Proteine
