Vorhersage von Proteinflexibilität aus geometrischen Zwangsbedingungen

Abstract

Proteine sind Makromoleküle, die an allen zellulären Prozessen in lebenden Organismen beteiligt sind. Sie katalysieren chemische Reaktionen, dienen als Speicher- und Transportmedium, arbeiten als molekulare Maschinen oder erkennen Signale und lösen Immunreaktionen aus. Bei nahezu all diesen Prozessen spielen Strukturänderungen, bzw. intramolekulare Bewegungen des Proteins eine Rolle. Diese dynamischen Eigenschaften von Proteinen sind experimentell nur schwer oder meistens überhaupt nicht zugänglich, da die überwiegend eingesetzte Methode, die Röntgenstrukturaufklärung, nur statische Bilder der Struktur liefern kann. Aus diesem Grund spielen computergestützte Methoden wie Molekulardynamiksimulationen eine zunehmend wichtigere Rolle in der modernen Proteinforschung. Viele funktionell relevanten Konformationsänderungen von Proteinen finden allerdings auf Zeitskalen statt, die mit dieser Methode aufgrund des enormen Rechenaufwands nicht erreicht werden. Somit ist die Entwicklung alternativer Methoden, die mit vertretbarem Rechenaufwand Aufschluß über mögliche Konformationsänderungen geben können, von großer Bedeutung. In dieser Arbeit wird die Weiterentwicklung einer geometriebasierten Methode, des CONCOORD-Algorithmus, und ihre Anwendung auf Systeme mit physiologischer Relevanz beschrieben.