Research Group Rainer Böckmann

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Computational Biology

The research focus of the Computational Biology Group is on the structure-dynamics-function relationship of proteins and the membrane-protein interaction using the method of molecular dynamics simulations. For the latter, the aim is to elucidate e.g. the role of lipid-protein interactions for the function of ion channels or in membrane fusion. A second focus is put on the in silico design of protein binding sites with predefined properties. Here, a main project is the prediction of structural and dynamical properties of MHC:peptide complexes as well as the prediction of the peptide binding strength to MHC and its relation to T-Cell recognition.

 

News

Announcement:

DFG Research Training Group on Dynamic Interactions at Membranes Approved.

November 2013.

Emerging Field Project on Synthetic Biology Approved

October 2013.

Ion Channel Project Approved for JUROPA Supercomputer in Jülich

November 2010. The Julich Supercomputing Centre (JSC) approved a huge amount of computing time (15,000 node hours/month for one year) for simulation studies on the structure-dynamics-function relationship of acid-sensing ion channels.

Bachelor- und Masterarbeiten

Die Arbeitsgruppe Computational Biology bietet zur Zeit Bachelor- und Masterarbeiten in Biologie/Integrated Life Science u.a. zu folgenden Themen an:

Bachelor/Masterarbeit: Design von SDRs

Kürzlich konnte die Struktur der 5beta-Reduktase im Komplex mit dem Substrat NADP+ aufgeklärt werden. In diesem Projekt soll mit Hilfe von Moleküldynamik-Simulationen die Flexibilität der Reduktase sowie einiger Mutanten in Abhängigkeit vom gebundenen Substrat studiert werden. Die Ergebnisse sollen zum Design von Reduktasen mit definierter Funktion beitragen. Vorkenntnisse im Bereich der Computational Biology/Biophysik sind nicht erforderlich.

Bachelor/Masterarbeit: Wechselwirkung von Proteinen mit Membranen

In diesem Projekt soll die Wechselwirkung zwischen bestimmten Transmembran-Proteinen und einer Phospholipidmembran untersucht werden. Dabei geht es um Fragestellungen bei der Membranfusion (Wie beeinflussen z.B. Peptidsequenzen und Lipidzusammensetzung die Membranfusion?) sowie der Anästhesie (Wirken Anästhetika auf die Membran oder binden sie spezifisch an Ionenkanäle?). Vorkenntnisse im Bereich der Computational Biology/Biophysik sind nicht erforderlich.

Bachelor/Masterarbeit: Modelierung von MHC:Peptid Komplexen

Für die Vorhersage von Bindungsaffinitäten oder der Proteinflexibilität von MHC:Peptid Komplexen ist es essentiell, ein gutes Strukturmodell für das jeweilige gebundene Peptid in der Bindungstasche zu haben (sowohl Peptid-Bindungsaffinität als auch Flexibilität sind bestimmende Faktoren der Immunogenität des Antigens). In diesem Projekt soll an der Entwicklung einer neuen Methode zur akkuraten Vorhersage solcher Strukturen gearbeitet werden. Programmiererfahrung ist vonVorteil in diesem Projekt.

 

Bachelor-/Masterthesis

We offer the following projects for a Bachelor or Master Thesis in Biology or Integrated Life Science:

Bachelor/Master Thesis: Design of SDRs

Recently, the structure of progesterone 5beta-reductase was resolved in complex with NADP+. In an effort to model SDR's with novel properties this complex will be taken as a template system to study the structural flexibility of the wild type and of mutants. Methods to be used encompass molecular dynamics simulations and stability calculations applying the recently developed CC/PBSA method. No previous knowledge about these techniques is required.


Bachelor/Master Thesis: Interaction of Proteins with Membranes

In this project, we'll investigate the interaction of the transmembrane proteins with phospholipid membranes of different composition in all-atom molecular dynamics simulations. Topics encompass questions in membrane fusion (e.g. how do peptide sequence and lipid composition influence membrane fusion?) and anesthesia (Do anesthetics act on the membrane or specifically bind to ion channels?). No previous knowledge about these techniques is required.


Bachelor/Master Thesis: Modeling of MHC:Peptide Complexes

Knowledge about the structure of MHC-bound peptides is crucial for the in silico prediction of the peptide binding affinity or the flexibility. Both properties have been shown or suggested to be directly related to the immunogenicity of the antigen. Here, we'll develop a novel method for the accurate prediction of peptide binding to MHC molecules. Programming knowledge is required.