Treatment of the biomolecular docking process using Fuzzy Set theory

• Applicant: Professor Dr. Jürgen Brickmann
• Subject Area: Physical Chemistry of Molecules, Liquids and Interfaces, Biophysical Chemistry
• Term: from 2000 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5237720

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit soll ein neues Verfahren entwickelt werden, das zur Identifizierung der Konfiguration biochemischer Komplexe anhand der Kristallstruktur der ungebundenen Komplexpartner dienen soll (sogenanntes docking-Problem). ... Es sollen mit Hilfe von fuzzy-logic-Strategien Kriterien entwickelt werden, die eine Bewertung der Komplementarität von molekularen Oberflächen gewährleisten. In anderen Anwendungsgebieten konnte gezeigt werden, daß fuzzy-logic-Algorithmen besser in der Lage sind, Expertenwissen in einen mathematischen Algorithmus umzusetzen, als klassische Verfahren. ... Als Kriterien für eine Zielfunktion sollen die topographischen Eigenschaften, das elektrostatische Potential, die Hydrophilie/Lipophilie sowie die Lage von Wasserstoffbrücken-Donatoren und -Akzeptoren herangezogen werden, die als Skalarfeld auf eine berechnete Moleküloberfläche projiziert wurden oder als dreidimensionale Daten auf einem Gitter zur Verfügung stehen. Diese Kriterien sollen geeignet fuzzifiziert werden, d.h. den berechneten Eigenschaften sollen linguistische Variablen zugeordnet werden. Die Zugehörigkeitswerte zu diesen linguistischen Variablen können dann als Eingabeparameter für die zu entwickelnden Algorithmen dienen, die an bekannten Protein-Ligand-Komplexen optimiert werden sollen. Im Anschluß an die Optimierung soll die Struktur der Komplexe anhand der ungebundenen Komponenten dieser Komplexe rekonstruiert werden. Nach dieser Verifizierung sollen die Algorithmen zu einem Programmpaket zusammengefaßt werden, mit dem eine weitgehend vollautomatische Suche nach molekularer Komplementarität möglich sein sollte.

• DFG Programme: Research Grants