Protein-Docking

Algorithmen für das Protein-Docking-Problem werden zur Beschleunigung des Prozesses der Strukturaufklärung und im Bereich der Wirkstoffentwicklung eingesetzt. In den letzten 15 Jahren wurden zahlreiche Verfahren für dieses Problem entwickelt. Die meisten dieser Verfahren sind sogenannte "Rigid-Body-Approaches", d.h., die Methoden basieren auf der Annahme, dass die Proteine A und B starr sind und dass sie folglich während des Docking-Vorgangs ihre Form und Struktur nicht ändern. Diese Verfahren arbeiten in der Regel dann erfolgreich, wenn die Strukturen von A und B im Komplex sehr ähnler Seitenketten können diese Verfahren versagen. Studien der Konformationsänderungen zeigen, dass in den meisten Protein-Docking- Reaktionen nur einige Seitenketten ihre Konformation (Orientierung) ändern, während die sogenannten Backbones starr bleiben.

Im Rahmen des Vortrags wird ein neuer Protein-Docking-Algorithmus vorgestellt, der Konformationsänderungen in den Seitenketten, aber nicht in den Backbones erlaubt. Das Problem, die richtigen Orientierungen der Seitenketten zu bestimmen, wird als ein kombinatorisches Optimierungsproblem formuliert. Für dieses Optimierungsproblem werden zwei Lösungsverfahren vorgestellt: Eine schnelle Heuristik, die in der Regel eine gute Approximation des Optimums liefert, und ein langsamerer Branch-and-Cut-Algorithmus, der das globale Optimum berechnet. In allen durchgeführten Docking-Tests war der Protein-Docking-Algorithmus erfolgreich.