Maßgeschneiderte Proteine sind dringend erforderlich für Anwendungen in medizinischen Wissenschaften, Biotechnologie und synthetischer Biologie. Entsprechend gibt es einen großen Markt für „Protein Engineering und Design“ diese zu liefern und ein entsprechendes Interesse an der Entwicklung zuverlässiger Vorhersagemethoden. Im Allgemeinen beschreibt Protein Engineering die gezielte Veränderung bestehender Proteine, während Protein Design darauf abzielt, künstliche Proteine mit neuartigen Eigenschaften zu konstruieren. Die Fähigkeit, Proteine rational zu entwerfen, hängt eng mit unserem Verständnis der Sequenz-Struktur- und Struktur-Funktions-Beziehungen in Proteinen zusammen. Protein Engineering & Design ist somit ein interdisziplinäres und aktuelles Forschungsgebiet, dessen Methodenspektrum vom Einsatz von Computern zur Strukturplanung, Gentechnik, Produktion und biochemische Charakterisierung synthetischer Proteine bis hin zu deren Strukturanalyse reicht.

 

Die gezielte Veränderung bestehender und die Herstellung neuer Proteine mit gewünschten Eigenschaften ist seit langem ein Ziel der Proteinbiochemie. Dieses Thema hat seit der Gründung der Arbeitsgruppe im Jahr 1994 nicht an Aktualität verloren. Das Design von Proteinen hat in den letzten Jahren mit der Entwicklung innovativer Methoden enorme Fortschritte gemacht, von der Entwicklung gerichteter Evolutionstechniken und effizientem Bibliotheksdesign bis hin zu den neuesten Fortschritten in der Strukturvorhersage mithilfe künstlicher Intelligenz und Deep Learning. Somit ist das Thema nicht nur für die Grundlagenforschung interessant, sondern findet auch unmittelbare Anwendung in der chemischen und pharmazeutischen Industrie. Der Einsatz von Enzymen mit künstlich erhöhter Konformationsstabilität oder katalytischer Effizienz als umweltfreundliche Katalysatoren für die Synthese wertvoller Feinchemikalien oder der Einsatz optimierter Antikörper und anderer künstlicher Bindungsproteine bei der Behandlung von Tumoren und Viruserkrankungen spielen heute eine wichtige Rolle und helfen dabei aktuelle gesellschaftliche Herausforderungen zu meistern.

 

Das Ziel dieser Arbeitsgruppe ist es, dieses aktuelle Forschungsgebiet voranzutreiben und den Austausch zwischen Proteinchemie, angewandter Gentechnik, Strukturanalyse und Bioinformatik zu unterstützen, um den gezielten Aufbau von Proteinen mit neuen strukturellen und funktionellen Eigenschaften voranzutreiben. Wir wollen den Kontakt innerhalb der akademischen Forschung fördern und darüberhinaus auch anwendungsorientierte Fragestellungen in Medizin und Industrie bearbeiten.