Zürich (pte026/22.01.2001/13:15) - Einem Chemikerteam um Wilfred van Gunsteren, Professor für Physikalische Chemie an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich http://www.phys.chem.ethz.ch/ ist der Nachweis gelungen, dass sich die Simulation der Faltung von Proteinen am Computer einfacher bewältigen lässt als bisher erwartet. Die Forscher beschreiben ihren Erfolg im Fachjournal Angewandte Chemie http://www.wiley-vch.de/vch/journals/2001/index.html.

Die Faltung von Proteinen, d.h. die räumliche Form, in die sich die lange Kette aus Aminosäuren verdrillt, ist für zahllose Körperfunktionen von entscheidender Bedeutung: Die räumliche Form bestimmt, ob ein Substrat und ein Enzym wie Schloss und Schlüssel ineinander passen, um eine enzymatische Reaktion zu starten. Bei falscher Faltung, wie sie etwa der Rinderseuche BSE zugeschrieben wird, kann es zu schweren Komplikationen kommen, so dass ihr Verständnis den Forschern sehr wichtig ist. Die Simulation dieser Faltung am Computer schien - wegen der unzähligen Möglichkeiten - selbst für heutige Superrechner als zu aufwendig.

Mediziner und Genforscher wollen herausfinden, wie der Faltungsprozess von Proteinen auf atomarer Ebene abläuft. Weil dies im Experiment bisher nicht zu verfolgen ist, hoffen sie auf Erkenntnisse aus Computersimulationen. Allerdings wächst die Zahl der möglichen Strukturen, die ein Protein theoretisch annehmen kann, exponentiell mit der Länge des Proteins und erreicht schnell Größenordnungen, die ein heutiger Rechner nicht mehr bewältigen kann. Nur die Faltung sehr kurzer Peptidketten konnte an Großrechnern bisher simuliert werden.

Van Gunsterens Team hat nun entdeckt, dass für den Verlauf einer Faltung - die Abstoßung und Anziehung der einzelnen Atome des Proteins - nicht nur der Endzustand des gefalteten Moleküls wichtig ist, sondern auch der entfaltete Ausgangszustand. Zudem konnten die Forscher nachweisen, dass die Zahl der theoretisch möglichen entfalteten Zustände nicht unüberwindbar hoch ist: Im Gegenteil, sie ist sogar vergleichsweise gering, stellte sich an ersten Simulationsrechnungen für mehrere kleine Peptide heraus. Das Team hatte mangels experimenteller Daten die Wechselwirkungen innerhalb und zwischen kleinen Molekülen zu Grunde gelegt und so das so genannte Kraftfeld ausgetüftelt, das die Gesamtheit der räumlichen Charakteristika der Wechselwirkungen beschreibt. Die Erkenntnis rückt die Simulation des Faltungsprozesses eines Proteins auf atomarer Ebene in greifbare Nähe, erklärt van Gunsteren optimistisch.

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