Molecular Modeling: Hintergrund

Warum sollen Proteine modelliert werden? Reicht es nicht aus, zu wissen, welches Protein welche Domäne besitzt, mit welchen Partnern es interagiert und wo es vorkommt? Die Modellierung eines Proteins scheint auf den ersten Blick eine zeitaufwendige und unübersichtliche Angelegenheit von geringem Nutzen zu sein...

Sicherlich nimmt es einen bis zwei Tage in Anspruch, sich in ein entsprechendes Programm zur Modellierung einzuarbeiten, wenn man Ähnliches zuvor noch nicht gemacht hat. Durch die Wahl eines Programms mit freundlicher, selbst erklärender Benutzeroberfläche stellt der oft als kompliziert angenommene Einarbeitungsschritt kein großes Hindernis mehr dar. Modellierungsprogramme wie VMD bieten einfache Bedienungselemente und Tutorials zum schnellen Erlernen grundlegender Funktionen. Alle Hilfsmittel stehen frei zur Verfügung und können bei den Herstellern heruntergeladen werden.

Was kann ich mit dem Protein tun? Es wird eine Vielzahl verschiedener räumlicher Darstellungsmöglichkeiten (Cartoon, Tube, Bonds,...) und spezifische Färbungen (nach Sekundärstruktur, Atomsorte, Polarität,...) angeboten. Es können einzelne Gruppen eines Bereiches versteckt und somit andere hervorgehoben werden. Das gesamte Protein kann gedreht und aus allen Blickwinkeln betrachtet werden. Durch Betrachtung zweier interagierender Proteine ist es so zum Beispiel möglich, die Art und Ursache der Interaktion zu verstehen und darzustellen.

Woher kommen die Informationen des Proteins, welches ich modellieren möchte? Auf der Proteindatenbank RCSB PDB sind die strukturellen Informationen spektroskopisch untersuchter Proteine gespeichert und können in Form eines speziellen Dateiformats (.pdb) heruntergeladen werden, welches von Programmen zur Proteinmodellierung eingelesen wird.

VMD bietet die Möglichkeit, modellierte Moleküle zu speichern und als Bild verschiedener Formate zu exportieren. Darüber hinaus kann die Datei, in der das bearbeitete Molekül gespeichert wird, mit den Programmiersprachen Tcl/Tk und Python ergänzt werden, wodurch unter Anderem kleine Animationen und der schnelle Aufruf verschiedener Molekülgestaltungen durch Klicken auf verschiedene Buttons ermöglicht wird. Für Tcl/Tk und Python in Verbindung mit VMD sind ebenfalls Tutorials frei erhältlich, deren Zuhilfenahme zu empfehlen ist. Darüber hinaus wird von Modellierungsprogrammen eine Fülle weiterer Möglichkeiten geboten, welche den jeweiligen Handbüchern der Programme zu entnehmen sind.