CD-Labor für Wissensbasierte Strukturbiologie und Biotechnologie

Dieses CD-Labor erforscht neue, bisher nicht zugängliche Methoden, um mittels einer Kombination von computergestützten Verfahren und konventionellen Methoden zur Strukturanalyse von Proteinen auf deren struktur-basierte Funktionen schließen zu können.

Die Wirkungsweise von Proteinen ergibt sich wesentlich aus deren dreidimensionaler Struktur. Proteine mit ähnlicher Aminosäuresequenz, aber unterschiedlicher Faltung zeigen unterschiedliche Wirkungen. Proteine können auch durch Veränderung ihrer Struktur beispielsweise aufgrund einer veränderten zellulären Umgebung, oder durch Bindung eines pharmakologischen Wirkstoffs ihre Wirkweise verändern. Deshalb kommt der Analyse der struktur-basierten Funktionen von Proteinen in der modernen biomedizinischen und molekularbiologischen Forschung eine große Bedeutung zu. Dennoch unterliegen die zur Verfügung stehenden Methoden noch immer wesentlichen Einschränkungen technischer und wissenschaftlicher Art. Deshalb kombiniert dieses CD-Labor neuartige computerbasierte Methoden zur Proteinsequenzanalyse mit biophysikalischen Techniken, welche bisher für die direkte Aufklärung dreidimensionaler Strukturen von Proteinen nicht zugänglich waren, beispielsweise die Röntgenkristallographie und die NMR Spektroskopie. Der neuartige Ansatz ist dadurch charakterisiert, dass er auf einem problemorientierten Entscheidungsbaum aufbaut, der auf dem Vorwissen über das zu untersuchende Protein und dessen Eigenschaften basiert.

Die Forschung konzentriert sich auf vier Gebiete: (1) ungeordnete Proteine (intrinsically disordered proteins; IDPs), welche eine grundsätzliche Herausforderung für die konventionelle Strukturbiologie und als Zielmoleküle für Wirkstoffe darstellen; (2) rationale Ansätze zum Antikörperdesign und für die Entwicklung von Impfstoffen, wobei komplementäre Informationen zu Struktur, Dynamik und Thermodynamik der Proteine herangezogen werden; (3) Struktur-basierte Optimierung von Zielproteinen für die Biotechnologie und Enzymwissenschaften; (4) Entwicklung einer integrierten Pipeline für optimierte Strukturstudien.

Dieser breitgefächerte und dennoch integrierte wissenschaftliche Ansatz erhöht die Erfolgswahrscheinlichkeit im hochkomplexen Gebiet der Proteinwissenschaften.