Molekulare Modellierung der Bindung von Peptiden und Proteinen an Oxidkeramikoberflächen

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Pleiss
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 112803434

Im Rahmen des vorgeschlagenen Projekts sollen die molekularen Mechanismen der Bindung von synthetischen Peptiden und natürlichen Proteindomänen an oxidkeramische Oberflächen untersucht werden. Die Struktur von Peptiden an einer oxidkeramischen Oberfläche und deren Wechselwirkungen werden durch molekulardynamische Simulationen möglichst realistischer Systeme untersucht: die keramische Oberfläche wird in atomarer Auflösung beschrieben, die organische Matrix wird durch mehrere Schichten von Peptiden dargestellt, und das Lösungsmittel wird explizit berücksichtigt. Da die Peptide sehr flexibel sind, wird erwartet, dass ihre bevorzugte Konformation von der Wechselwirkung mit der Oberfläche, anderen Peptidmolekülen, Additiven wie zum Beispiel Sacchariden sowie dem Lösungsmittel bestimmt ist. Neben Strukturinformationen sollen mit Hilfe einer Simulation dieses Systems die Bindungsaffinität der Peptide an die Oberfläche ermittelt werden. Die maximale Kraft, die zur Ablösung von der Oberfläche benötigt wird, geht dann als Parameter in die Simulationen des Verformungs- und Versagensverhaltens ein (TP 5). Durch eine Modellierung verschiedener Peptide sollen außerdem Peptidsequenzen vorhergesagt werden, die zu einer erhöhten Bindung führen. Die Eigenschaften dieser Peptide werden dann experimentell überprüft (EMC microcollections GmbH, TP 3). In das Design neuer Peptide gehen außerdem die Ergebnisse einer detaillierten Analyse der in verschiedenen Organismen identifizierten mineralbindenden Proteindomänen ein. Zur Erfassung von Literaturdaten und Sequenzdaten der Projektpartner (TP 1, 2 und 3) werden familienspezifische Proteindatenbanken erstellt, die einen systematischen Sequenzvergleich und eine Strukturmodellierung ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen