Strukturbioinformatik
Synonym: Strukturelle Bioinformatik
Englisch: structural bioinformatics
1. Definition
Die Strukturbioinformatik ist ein interdisziplinäres Forschungsfeld, das Methoden der Bioinformatik und der Strukturbiologie kombiniert. Ihr Schwerpunkt liegt auf der Analyse, Vorhersage und Modellierung von biologischen Makromolekülen auf atomarer oder molekularer Ebene. Diese Makromoleküle können Nukleinsäuren (RNA, DNA), Proteine oder andere Molekülkomplexe sein.
2. Hintergrund
Moleküle werden von spezifischen physikalischen Kräften, wie Wechselwirkungen, beeinflusst, die es ihnen ermöglichen, bestimmte strukturelle Eigenschaften und Verhaltensweisen anzunehmen. In der Strukturbioinformatik liegt der Fokus darauf, diese komplexen Wechselwirkungen zu verstehen und in Modelle zu übertragen. Dadurch werden die Grundlagen für numerische Simulationen geschaffen. Mithilfe dieser Simulationen kann man die dynamischen Prozesse und die Strukturen von Molekülen in verschiedenen biologischen Kontexten untersuchen.
3. Anwendungsgebiete
Die Strukturbioinformatik strebt an, ein tiefes Verständnis für die Struktur und Funktion von Molekülen zu erlangen. Hierbei kommen fortgeschrittene bioinformatische Methoden und Ansätze aus der Computational Biology zum Einsatz, um die Wechselwirkungen zwischen Molekülen in lebenden Organismen zu analysieren. Zu diesen Methoden gehören:
- Strukturvorhersage: Vorhersage der dreidimensionalen Struktur von Proteinen oder anderen Molekülen basierend auf ihrer Polypeptidstruktur oder Nukleotidsequenz
- Strukturvergleich: Vergleich von Protein- oder Nukleinsäurestrukturen zur Bestimmung evolutionärer Beziehungen und gemeinsamer struktureller Motive
- Molekulardynamische Simulation: Simulation der Bewegungen und Interaktionen von Molekülen im Laufe einer gezielt vorgegebenen oder ausgemessenen Zeit
- Dockingstudien: Computergestützte Vorhersagen von Wechselwirkungen zwischen Molekülen, insbesondere zwischen Proteinen und kleinen Molekülen, um potenzielle Wirkstoffe zu identifizieren
Die gewonnenen Erkenntnisse tragen nicht nur zum Verständnis grundlegender biologischer Prozesse bei, sondern haben auch weitreichende Anwendungen in der Arzneimittelforschung, beim Proteindesign und in anderen biochemischen Disziplinen.
4. Weblink
- SIB; Swiss-Model
5. Quellen
- Universität Hamburg; Was ist Bioinformatik?; abgerufen am 01.02.2024
- Omics tutorials; Strukturelle Bioinformatik; abgerufen am 01.02.2024