http://www.wired.com/news/medtech/0,1286,49555,00.html (English, wired.news, 9.1.2002)
With a glut of data created by the mapping of the human genome, biotech companies are turning to computational models to render the complex forms of proteins. Some question whether simulations can replace actual on-the-bench experiments. By Kristen Philipkoski.
Michel
NEWS: 3-D Models Give Proteins Shape
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Michael H.W. Weber
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So, wie ich das sehe, sind computergestützte Untersuchungen in den modernen Naturwissenschaften nicht mehr wegzudenken - insbesondere in den "life sciences". <IMG SRC="/phpBB/images/smiles/spinningsmiley.gif" alt="rolling"> Der Trend wird auch mehr und mehr dahin gehen, daß sich dies noch verstärkt und besonders dc-Projekte sind gerade erst im kommen!
Dabei gibt es schon viel simplere Anwendungen: was wäre die Molekularbiologie mit all den experimentell ermittelten DNA-Sequenzen ohne Internet-Datenbanken? Vor nicht allzu langer Zeit hatte ich selbst nach einem Enzym in einem Bodenbakterium gesucht für das es Beispiele aus anderen Organismen gab. Als das komplette Genom (=gesamte DNA-Erbinformationssequenz) "meines" Bakteriums veröffentlicht wurde, hatte ich mit Hilfe der modernen Datenbanksuchmaschinen und einer Sequenz aus einem anderen Organismus innerhalb weniger Sekunden einen DNA-Bereich gefunden, der das gesuchte Enzym kodierte. Nachfolgend konnte ich das Gen entfernen und zeigen, daß sich das so veränderte Bakterium - wie erwartet - nicht mehr einem drastischen Temperatursturz anpassen kann, wodurch klar war, daß dieses Enzym bei der Anpassung an Kälte eine entscheidende Rolle spielt.
Etwas komplexer ist da schon die Berechnung (!) von kompletten Proteinstrukturen auf der Basis bereits experimentell geklärter Strukturen. Man bezeichnet das als "homology modelling": wenn die Aminosäuresequenz eines Proteins eine gewisse Ähnlichkeit zu einer schon bestimmten Proteinstruktur hat, dann kann man u.U. auf der Basis der bekannten Proteinstruktur die unbekannte berechnen. Auf diese Weise kann man nach Kenntnis eines Vertreters, womöglich ganze Familien einer Proteinklasse strukturell vorhersagen. Dann - nachdem man diese Vorhersage gemacht hat - geht man ins Labor zurück und prüft nach, ob die Voraussage auch korrekt war. Zu diesem Beispiel habe ich erst kürzlich einen Artikel veröffentlichen können (wen's interessiert: http://nar.oupjournals.org/cgi/content/full/30/1/375). Man muß solche Modelle immer mit Vorsicht betrachten, aber oft geben sie einem wichtige Anhaltspunkte für das weitere Vorgehen im Labor. Noch weiter geht z.B. Vijays Folding@Home-Projekt: dort wird nicht - wie beim "homology modelling" - auf der Basis von bekannten Starterstrukturen gerechnet, sondern nur noch die Aminosäuresequenz eines Proteins zugrunde gelegt!
All dies geht inzwischen so weit, daß man heute nicht mehr nur von in vitro- (=im "Reagenzglas") und in vivo- (=im lebenden Organismus) Untersuchungen, sondern sogar schon von in silico Analysen (=im Computer) spricht. <IMG SRC="/phpBB/images/smiles/icon_biggrin.gif" alt="Very Happy">
Gruß,
Michael. <IMG SRC="/phpBB/images/smiles/icon_smokin.gif" alt="Smoking">
_________________
Michael H.W. Weber
Folding@Home / Genome@Home Team Germany
FAH/GAH team website: http://www.folding.de.tf
email: weberm@mailer.uni-marburg.de
<font size=-1>[ Diese Nachricht wurde geändert von: Michael H.W. Weber am 10.01.2002 18:42 ]</font>
Dabei gibt es schon viel simplere Anwendungen: was wäre die Molekularbiologie mit all den experimentell ermittelten DNA-Sequenzen ohne Internet-Datenbanken? Vor nicht allzu langer Zeit hatte ich selbst nach einem Enzym in einem Bodenbakterium gesucht für das es Beispiele aus anderen Organismen gab. Als das komplette Genom (=gesamte DNA-Erbinformationssequenz) "meines" Bakteriums veröffentlicht wurde, hatte ich mit Hilfe der modernen Datenbanksuchmaschinen und einer Sequenz aus einem anderen Organismus innerhalb weniger Sekunden einen DNA-Bereich gefunden, der das gesuchte Enzym kodierte. Nachfolgend konnte ich das Gen entfernen und zeigen, daß sich das so veränderte Bakterium - wie erwartet - nicht mehr einem drastischen Temperatursturz anpassen kann, wodurch klar war, daß dieses Enzym bei der Anpassung an Kälte eine entscheidende Rolle spielt.
Etwas komplexer ist da schon die Berechnung (!) von kompletten Proteinstrukturen auf der Basis bereits experimentell geklärter Strukturen. Man bezeichnet das als "homology modelling": wenn die Aminosäuresequenz eines Proteins eine gewisse Ähnlichkeit zu einer schon bestimmten Proteinstruktur hat, dann kann man u.U. auf der Basis der bekannten Proteinstruktur die unbekannte berechnen. Auf diese Weise kann man nach Kenntnis eines Vertreters, womöglich ganze Familien einer Proteinklasse strukturell vorhersagen. Dann - nachdem man diese Vorhersage gemacht hat - geht man ins Labor zurück und prüft nach, ob die Voraussage auch korrekt war. Zu diesem Beispiel habe ich erst kürzlich einen Artikel veröffentlichen können (wen's interessiert: http://nar.oupjournals.org/cgi/content/full/30/1/375). Man muß solche Modelle immer mit Vorsicht betrachten, aber oft geben sie einem wichtige Anhaltspunkte für das weitere Vorgehen im Labor. Noch weiter geht z.B. Vijays Folding@Home-Projekt: dort wird nicht - wie beim "homology modelling" - auf der Basis von bekannten Starterstrukturen gerechnet, sondern nur noch die Aminosäuresequenz eines Proteins zugrunde gelegt!
All dies geht inzwischen so weit, daß man heute nicht mehr nur von in vitro- (=im "Reagenzglas") und in vivo- (=im lebenden Organismus) Untersuchungen, sondern sogar schon von in silico Analysen (=im Computer) spricht. <IMG SRC="/phpBB/images/smiles/icon_biggrin.gif" alt="Very Happy">
Gruß,
Michael. <IMG SRC="/phpBB/images/smiles/icon_smokin.gif" alt="Smoking">
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Da fällt mir ein, es gibt ein SciFi-Buch, das unter anderem eine Protagonistin hat, die versucht in Silico ein Bakterienstamm zu züchten, aus dem ein Abbild der Erde werden soll. Dabei mietet sie Rechenzeit, die - wie heute Blumen oder Kupfer - an einer Börse gehandelt wird. Es ist war nicht das Hauptthema, aber trotzdem lecker:
Greg Egan: Cyber-City, ISBN: http://www.amazon.de/exec/obidos/ASIN/3 ... antennetz/ (3-404-24200-9)
Umschlag: In ferner Zukunft ist Unsterblichkeit nicht mehr unmöglich. Der menschliche Verstand kann gesacannt und in eine künstliche Umgebung einprogrammiert werden. Das Ergebnis: die "Kopien", künstliche Menschen mit denselben Erinnerungen und Gefühlen wie ihre Vorbilder - jedoch abhängig von einem Computersystem. Paul Durham träumt von einer Zufluchtstätte, einer Stadt für die "Kopien", in der sie sicher und eigentständig leben können. Seine Vision könnte das ganze Universum verändern: Raum, Zeit, Materie und Evolution.
Michel
Greg Egan: Cyber-City, ISBN: http://www.amazon.de/exec/obidos/ASIN/3 ... antennetz/ (3-404-24200-9)
Umschlag: In ferner Zukunft ist Unsterblichkeit nicht mehr unmöglich. Der menschliche Verstand kann gesacannt und in eine künstliche Umgebung einprogrammiert werden. Das Ergebnis: die "Kopien", künstliche Menschen mit denselben Erinnerungen und Gefühlen wie ihre Vorbilder - jedoch abhängig von einem Computersystem. Paul Durham träumt von einer Zufluchtstätte, einer Stadt für die "Kopien", in der sie sicher und eigentständig leben können. Seine Vision könnte das ganze Universum verändern: Raum, Zeit, Materie und Evolution.
Michel