idw – Informationsdienst Wissenschaft
Nachrichten, Termine, Experten
Nachrichten, Termine, Experten
idw - Informationsdienst
Wissenschaft
Forschende decken mit maschinellem Lernen übersehene chemische Bindungen in Proteinen auf
Proteine gehören zu den am besten untersuchten Molekülen in der Biologie. Neue Forschungsergebnisse zeigen jedoch, dass sie überraschende Geheimnisse bergen. Forschende der Universität Göttingen haben bisher unbekannte chemische Bindungen in archivierten Proteinstrukturen entdeckt und damit eine unerwartete Komplexität der Proteinchemie offenbart.
Die neu identifizierten Stickstoff-Sauerstoff-Schwefel-Verknüpfungen (NOS) erweitern das Verständnis darüber, wie Proteine auf oxidativen Stress reagieren – einen Zustand, in dem sich schädliche Sauerstoffmoleküle ansammeln und Proteine, DNA und andere Bestandteile der Zelle schädigen. Die neuen Erkenntnisse wurden in der Fachzeitschrift Communications Chemistry veröffentlicht.
Das Forschungsteam analysierte systematisch über 86.000 hochaufgelöste Proteinstrukturen aus der „Protein Data Bank“, einem weltweiten öffentlichen Archiv für Proteinstrukturen. Dabei setzten sie erstmals ihren selbst entwickelten Algorithmus namens SimplifiedBondfinder ein. Dieser kombiniert maschinelles Lernen, quantenmechanische Modellierung und Methoden zur Strukturverfeinerung. So kann er subtile chemische Bindungen aufdecken, die herkömmliche Analyseverfahren bislang übersehen haben.
NOS-Verknüpfungen wurden zwar bereits vor einigen Jahren durch Forschungsarbeiten unter der Leitung von Prof. Dr. Kai Tittmann an der Universität Göttingen in Proteinen entdeckt. Die Ergebnisse der aktuellen Studie waren für die Forschenden dennoch unerwartet: Sie entdeckten die NOS-Verknüpfungen nicht nur zwischen bereits bekannten Aminosäure-Paaren, sondern erstmals auch zwischen den Aminosäure-Paaren Arginin-Cystein und Glycin-Cystein.
„Unsere Arbeit zeigt, dass die ‚Protein Data Bank‘ noch immer verborgene chemische Informationen enthält“, sagt die Leiterin der Studie, Dr. Sophia Bazzi vom Institut für Physikalische Chemie der Universität Göttingen. „Durch die Entwicklung neuer digitaler Werkzeuge und die erneute Auswertung bestehender Daten haben wir chemische Wechselwirkungen aufgedeckt, die jahrzehntelang unbemerkt geblieben sind.“ Die NOS-Verknüpfungen wirken als molekulare Schalter, stabilisieren Proteine unter oxidativem Stress und könnten eine Vielzahl biologischer Prozesse beeinflussen. „Unser Ansatz hat weitreichende Bedeutung“, betont Bazzi. „Er kann übersehene chemische Bindungen aufdecken, zu verbesserten Protein-Modellen führen und Fortschritte in der Modellierung von Proteinen, der Entwicklung von Wirkstoffen und der synthetischen Biologie ermöglichen.“
Dr. Sophia Bazzi
Georg-August-Universität Göttingen
Institut für Physikalische Chemie
Telefon: 0551 39-33131
E-Mail: sophia.bazzi@uni-goettingen.de
Bazzi et al. Revealing arginine–cysteine and glycine–cysteine NOS linkages by a systematic re-evaluation of protein structures. Communications Chemistry (2025). https://www.nature.com/articles/s42004-025-01535-w
Die Publikation ist auch unter https://rdcu.be/elTnD verfügbar.
https://www.uni-goettingen.de/de/3240.html?id=7803 weitere Fotos
Darstellung einer neu entdeckten NOS-Verknüpfung (blau: Stickstoff, rot: Sauerstoff, gelb: Schwefel) ...
Sophia Bazzi
Sophia Bazzi
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Biologie, Chemie
überregional
Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
Deutsch
Sie können Suchbegriffe mit und, oder und / oder nicht verknüpfen, z. B. Philo nicht logie.
Verknüpfungen können Sie mit Klammern voneinander trennen, z. B. (Philo nicht logie) oder (Psycho und logie).
Zusammenhängende Worte werden als Wortgruppe gesucht, wenn Sie sie in Anführungsstriche setzen, z. B. „Bundesrepublik Deutschland“.
Die Erweiterte Suche können Sie auch nutzen, ohne Suchbegriffe einzugeben. Sie orientiert sich dann an den Kriterien, die Sie ausgewählt haben (z. B. nach dem Land oder dem Sachgebiet).
Haben Sie in einer Kategorie kein Kriterium ausgewählt, wird die gesamte Kategorie durchsucht (z.B. alle Sachgebiete oder alle Länder).
