Golden Spike Award Wie biologische Nanotransporter Medikamente aus Zellen herausschleusen
Höchstleistungsrechner machen es möglich, Details über den Transport von Molekülen durch Zellmembranen herauszufinden.
Wie Moleküle in Zellen hinein- und herausbefördert werden, kann zum Beispiel über die Wirksamkeit von Medikamenten entscheiden. Durch Computersimulationen konnte das Team von Prof. Dr. Lars Schäfer detaillierte Einblicke in die Aktivitäten der sogenannten ABC-Transporter gewinnen: biologischen Nanomaschinen, die für den Transport einer breiten Palette von Molekülen durch Zellmembranen zuständig sind. Für die jüngsten Ergebnisse wurde der Leiter der Arbeitsgruppe Molekulare Simulation der Ruhr-Universität Bochum (RUB) am 20. Oktober 2020 mit dem Golden Spike 2020 Award des Höchstleistungsrechenzentrums Stuttgart ausgezeichnet.
Resistenzen von Tumorzellen und Bakterien
ABC-Transporter koppeln die Bindung und chemische Spaltung von ATP-Molekülen, der chemischen Energieeinheit der Zelle, mit dem Transport von Molekülen durch biologische Membranen. Eine Besonderheit der ABC-Exporter ist, dass sie viele verschiedene Moleküle aus der Zelle heraus transportieren: von Lipiden über Peptide bis zu chemotherapeutischen Wirkstoffen. „Daher spielen die ABC-Exporter eine wichtige Rolle unter anderem für Multi-Drug-Resistenzen von Krebszellen und Antibiotika-Resistenz von Bakterien“, erklärt Schäfer.
In der prämierten Arbeit ist es seinem Team gelungen, zum ersten Mal den Transport eines Substratmoleküls – des Chemotherapeutikums Daunorubicin – durch einen ABC-Exporter hindurch in atomarem Detail in Molekulardynamik-Simulationen zu beobachten und damit aufzuklären.