Computergestützte Biomolekulare Dynamik
Wie regulieren Zellen Ab- und Zustrom von Molekülen wie Wasser, Ionen und Nährstoffen? Wie funktioniert die molekulare Erkennung bei der Signalübertragung? Welche Wechselwirkungen bewirken Peptidaggregation und verursachen somit Alzheimer oder Parkinson? Das sind alles Fragen, die in der Forschungsgruppe Computergestützte biomolekulare Dynamik auf molekularer Ebene studiert werden.
Der menschliche Körper verfügt über Milliarden von Proteinen, die fast alle Prozesse im Körper ermöglichen, steuern oder unterstützen. Unsere Forschungsgruppe untersucht die Beziehung zwischen Dynamik und Funktion solcher Biomoleküle auf atomarer Ebene mittels Computersimulationen. Wir wenden moderne, fortgeschrittene Verfahren an, um die Bewegung einzelner Atome und Atomgruppen auf Zeitskalen von Femtosekunden (10-15 Sekunden) bis Mikrosekunden (10-6 Sekunden) zu verfolgen und so Einblicke in den Funktionsmechanismus von zum Beispiel Enzymen oder Transportproteinen zu gewinnen. Schwerpunkte liegen dabei auf Permeationsvorgängen in Membrankanälen wie etwa bei Aquaporin oder Gramicidin, kollektiven und funktionell essentiellen Bewegungsmoden in Enzymen und auf der Weiterentwickung von Simulationsmethoden als Alternative zu herkömmlichen Simulationsverfahren.
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Pressemitteilungen & Neues aus der Forschung
Ein Forschungsteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Multidisziplinäre Naturwissenschaften hat einen bislang unbekannten Mechanismus entdeckt, der es mechanischen Signalen ermöglicht, sich über Proteine hinweg auszubreiten. Das hebelartige Prinzip macht Allosterie physikalisch greifbar und eröffnet neue Perspektiven für die Wirkstoffforschung und die synthetische Biologie.
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Ein Team um Bert de Groot hat jetzt mithilfe von Molekulardynamik-Simulationen erstmals in atomarer Auflösung sichtbar gemacht, wie Kaliumionen einen Kaliumionenkanal passieren. Die Simulationen könnten dazu beitragen, besser zu verstehen, wie Ionenkanäle reguliert werden oder Medikamente auf Ionenkanäle wirken.
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Göttinger Forschende haben erstmal eine molekulare „Feder“ entdeckt, die Ionenkanäle in den Hörsinneszellen im Ohr öffnen. Ihre Ergebnisse werfen neues Licht auf den Hörsinn und die Funktion von Ionenkanälen.
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Bei Parkinson-Betroffenen verklumpen Alpha-Synuklein-Proteine zu sogenannten Fibrillen und schädigen vermutlich Nervenzellen. Ein Forschungsteam zeigte nun, wie Lipide an diese Fibrillen binden und deren Anordnung beeinflussen. Zudem demonstrierten sie wie sich der Wirkstoffkandidat anle138b an die lipidischen Fibrille anheftet. Die Erkenntnisse könnten neue Diagnose- und Therapieansätze eröffnen.
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