Molekulardynamik

Prof. Martin Zacharias

Forschungsgebiet

Die Funktion von Proteinen und Nukleinsäuren in lebenden Zellen wird durch ihre molekulare Dynamik bestimmt. Am Lehrstuhl „Molekulardynamik“ werden Computersimulationsmethoden eingesetzt, um die Struktur, Funktion und Dynamik von Biomolekülen zu untersuchen. Zu unseren Zielen zählt dabei ein genaueres Verständnis von Strukturbildungsprozessen und die Entschlüsselung des Mechanismus der Assoziation von Biomolekülen. Moleküldynamiksimulationen basierend auf einem klassischen Kraftfeld bilden unsere wichtigste Methode, um die Molekülbewegung in atomarem Detail zu verfolgen. Die Simulationen erlauben es uns, thermodynamische und kinetische Moleküleigenschaften mit Methoden der statistischen Mechanik zu analysieren. Wir entwickeln darüber hinaus auch Verfahren, um die Bindung von Liganden an Biomoleküle vorherzusagen.

Adresse/Kontakt

James-Franck-Str. 1
85748 Garching b. München
+49 89 289 12393
Fax: +49 89 289 12444

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Arbeitsgruppe

Professorinnen und Professoren

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

Lehrangebot der Arbeitsgruppe

Lehrveranstaltungen mit Beteiligung der Arbeitsgruppe

Titel und Modulzuordnung
ArtSWSDozent(en)Termine
Biophysik
Zuordnung zu Modulen:
VU 6 Bausch, A. Zacharias, M. Dienstag, 10:00–11:30
Dienstag, 12:30–14:00
Donnerstag, 10:00–12:00
Donnerstag, 14:00–16:00
sowie Termine in Gruppen
Molekulardynamik-Simulationen: von den Grundlagen zu Anwendungen
Zuordnung zu Modulen:
VU 4 Zacharias, M.
Mitwirkende: Reif, M.
Montag, 10:00–12:00
sowie Termine in Gruppen
Seminar zu aktuellen Themen der molekularen Biophysik
Zuordnung zu Modulen:
HS 2 Zacharias, M. Montag, 14:00–16:00
Mentorenprogramm im Bachelorstudiengang Physik (Professor[inn]en L-Z)
Zuordnung zu Modulen:
TT 0.2 Märkisch, B. Müller-Buschbaum, P. Oberauer, L. Papadakis, C. Paul, S. … (insgesamt 16)
Leitung/Koordination: Höffer von Loewenfeld, P.
FOPRA-Versuch 74: Molekulardynamik
Zuordnung zu Modulen:
PR 1 Zacharias, M.
Mitwirkende: Chauvot de Beauchene, I.Frost, C.
Mentoren informieren zur Schwerpunktwahl im Bachelorstudiengang Physik (Biophysik [BIO])
Zuordnung zu Modulen:
KO 0.1 Rief, M. Zacharias, M.

Ausgeschriebene Angebote für Abschlussarbeiten an der Arbeitsgruppe

Berechnung von freien Energieänderungen durch alchemische Transformation

Die Berechnung und Extraktion von Änderungen der freien Energie aus Computersimulationsstudien ist von zentraler Bedeutung in der molekularen Biophysik. Beispielsweise interessiert man sich oft für die Frage, ob eine Proteinmutation oder eine chemische Änderung eines Liganden zu einer Verbesserung der Binding an einen Partner führt oder die Stabilität einer Struktur verbessert oder verschlechtert. Simulationsstudien erlauben die Berechnung der assozierten freien Energieänderungn durch alchemische Transformation. In dem geplanten Thema sollen sowohl methodische Neuerungen wie auch interessante Anwendungen bearbeitet werden.

geeignet als
  • Bachelorarbeit Physik
Themensteller(in): Martin Zacharias
Mechanismus der DNA und RNA Hybridisierung

Die Doppelstrangbildung von DNA und RNA ist von zentraler Bedeutung für viele Lebensprozesse. Im Rahmen der Bachelorarbeit soll der molekulare Mechanismus der Doppelstrangbildung aus einzelsträngigen DNA und RNA Molekülen durch Computersimulationen aufgeklärt werden. Die Simulationen sollen mit einfachen Modellen der Strukturbildung verglichen werden.

geeignet als
  • Bachelorarbeit Physik
Themensteller(in): Martin Zacharias
Untersuchung der Bindung von Biomolekülen durch neuartige Simulationstechniken

Im Rahmen der Bachelor-Abschlussarbeit sollen Moleküldynamik-Simulationen zur Untersuchung des Mechanismus der Binding von Biomolekülen eingestezt und weiterentwickelt werden. Ziel ist es, den Binde- und Erkennungsmechanismus von Biomolekülen (insbesondere Proteinen) und die auftretenden Kräfte im atomaren Detail zu verstehen. Die Arbeiten umfassen Simulationsstudien am Computer und möglicherweise auch Programmieraufgaben zur Auswertung der Ergebnisse mit Methoden der statistischen Mechanik.

geeignet als
  • Bachelorarbeit Physik
Themensteller(in): Martin Zacharias

Abgeschlossene und laufende Abschlussarbeiten an der Arbeitsgruppe

Alchemical Free Energy Calculation from Molecular Dynamics Simulations
Abschlussarbeit im Bachelorstudiengang Physik
Themensteller(in): Martin Zacharias
Anwendung der Hamiltonian-Replica-Exchange-Free-Energy-Pertubation auf den Antigen-Antikörperkomplex gp41-4E10
Abschlussarbeit im Bachelorstudiengang Physik
Themensteller(in): Martin Zacharias
Fluid-Structure Interaction: Benchmarking and non-Newtonian Fluids Simulations
Abschlussarbeit im Masterstudiengang Physics (Applied and Engineering Physics)
Themensteller(in): Martin Zacharias
Connectivity and Rigidity in Simulations of Atomic Glasses
Abschlussarbeit im Masterstudiengang Physics (Applied and Engineering Physics)
Themensteller(in): Martin Zacharias
Molecular Dynamics Simulation of DNA Double Strand Formation
Abschlussarbeit im Masterstudiengang Physics (Applied and Engineering Physics)
Themensteller(in): Martin Zacharias
DNA double strand propagation studied by Molecular dynamics simulations
Abschlussarbeit im Bachelorstudiengang Physik
Themensteller(in): Martin Zacharias
Study of the Role of Side Chain Mutations on the Receptor Proteins FKBP51/52 by Free Energy Molecular Dynamics Simulations.
Abschlussarbeit im Bachelorstudiengang Physik
Themensteller(in): Martin Zacharias

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.