Prof. Dr. Martin Zacharias

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Offered Bachelor’s or Master’s Theses Topics

Berechnung der freien Energie der Ligand-Protein-Bindung

Mit Hilfe von Moleküldynamiksimulationen sollen freie Energien der Bindung von einem Liganden an ein Enzymmolekül berechnet werden. Der Ligand hemmt die Aktivität des Enzyms durch Bindung an die aktive Tasche des Enzyms. Durch Simulationsstudien kann der Einfluss einzelner chemischer Gruppen auf die Bindeaffinität (=Stärke der Bindung) des Liganden untersucht werden. Ziel der Simulationsstudien ist es, die Bedeutung einzelner chemischer Gruppen für die Bindeaffinität zu analysieren und mögliche Wege zu Erhöhung der Affinität aufzuzeigen.

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• Bachelor’s Thesis Physics

Supervisor: Martin Zacharias

Polarität von Wasser und hydrophober Effekt

Nicht-polare Moleküle zeigen in Wasser eine Tendenz zur Assoziation, die über die direkte Anziehung wie sie in Abwesenheit des umgebenden Lösungsmittels auftreten würde, hinausgeht. Dieser (Wasser-vermittelte) hydrophobe Effekt ist die treibende Kraft für eine Vielzahl an Strukturbildungs-prozessen und Assoziationsvorgängen von Biomolekülen. Einige Aspekte des hydrophoben Effekts sind auf molekularer Ebene noch nicht genau verstanden. Entscheidend für den hydrophoben Effekt ist die Ausbildung von Wasserstoffbrücken zwischen den Wassermolekülen, die ein nicht-polares Molekül umgeben. In Computersimulationen kann man die Polarität von Wasser (und damit die Ausbildung von Wasserstoffbrücken) steuern. Die Solvatisierungseigenschaften  von gelösten nicht-polaren Molekülen sollen in Abhängigkeit von der Polarität des umgebenden Wassers durch Simulationsstudien untersucht werden und neue Erkenntnisse zum Verständnis des hydrophoben Effekts gewonnen werden. Die Arbeit erfordert Interesse an statistischer Mechanik und der Verwendung von Simulationsmethoden am Computer.

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• Bachelor’s Thesis Physics

Supervisor: Martin Zacharias

Simulationsstudien zur Protein-DNA-Bindung

Protein-DNA-Bindung ist ein wichtiger Prozess bei der Genregulierung und für die Verpackung von DNA auf engem Raum in einer Zelle. Die Bindung wird dabei durch die Moleküloberfläche der Partner bestimmt.  Mit Hilfe von Moleküldynamiksimulationen am Computer soll die freie Energie der Bindung von Proteinmolekülen and DNA berechnet werden.  Dazu werden die Proteine während der Simulation voneinander entfernt und die dazu erforderliche Kraft bzw. Arbeit (=freie Energie) wird berechnet. Es sollen Simulationsstudien zur spezifischen (hoch-affinen) Proteinbindung mit Studien zur nicht-spezifischen (niedrig-affinen) Bindung verglichen werden.  Die Simulationen erlauben die Analyse der auftretenden molekularen Kräfte und Energiebeiträge zur Bindung.

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• Bachelor’s Thesis Physics

Supervisor: Martin Zacharias