Imitation von Eiweiß drei Mal schneller möglich
Die Simulierung der Bewegung des Eiweiß ist bis zu drei Mal schneller möglich, als bis jetzt angenommen wurde. Das erweißt sich aus einer Groninger Untersuchung. Die Forscher erreichten den Geschwindigkeitsgewinn durch die Auslassung von Berechnungen rund Wasserstoffatomen. Inzwischen passen Forschungsgruppen weltweit ihre Simulierungsprogramme an.
Bis jetzt berechneten Forscher nach 2 Femtosekunden alle Positionen der Atome in einem Eiweißmolekül. Eine Femtosekunde ist ein Millionstel einer Milliardstel Sekunde. Die Groninger Untersuchung zeigt, dass Schritte aus 7 Femtosekunden auch ausreichen. Dadurch erzielt die Simulierung einen Geschwindigkeitsgewinn mit Faktor drei. Einige Forschungsgruppen verwenden inzwischen die Ergebnisse der Groninger Studie.
Schritte aus 7 Femtosekunden vernachlässigen die Kräfte, die zwischen Wasserstoffatomen auftreten. Die Forscher beweisen, dass die Kräfte für die Simulierung nicht relevant sind. So wie die Kräfte bis jetzt beschrieben wurden, kann man sie sogar eigentlich besser auslassen.
Der Doktorand Anton Feenstra: "Die Kräfte um die Wasserstoffatome herum sind so klein, dass sie eigentlich nicht gemäß dem Standardbillardkugelverfahren berechnet werden können. Das wurde bis jetzt jedoch getan. Wenn man wirklich Wasserstoff miteinbeziehen will, und ich habe ja gezeigt, dass dies nicht erforderlich ist, muss man eigentlich mit Quantenmechanik beschreiben."
Die Forscher erwarten, dass die Zwischenschritte nicht größer als 7 Femtosekunden werden. Noch größere Zeitschritte führen zu unrealistischen Zuständen. Teilchen kommen zum Beispiel so nahe zueinander, dass eine unnatürliche Situation entsteht. Anschließend schießen die Teilchen einen Zeitschritt weiter wieder weiter auseinander als eigentlich möglich ist.
Biologisch interessante Verfahren wie das Falten von Eiweiß spielen sich während Millisekunden ab. Der schnellste Pentium muss dazu 200 Jahre lang Tag und Nacht rechnen. Supercomputer sind circa 100 Mal so schnell. Die Forscher erwarten, dass Supercomputer in zehn Jahren so schnell sind, dass Simulierungen in einer Woche stattfinden können.
Nähere Informationen bei Dr.-Ing. Anton Feenstra (Staatl. Universität Groningen, Biophysische Chemie, inzwischen an der Vrije Universiteit, Pharmakochemie tätig), Tel. +31 (0) 20 4447608, Fax +31 (0) 20 4447610, Email: feenstra@chem.vu.nl. Die Promotion findet am 5.Juli statt, Promotoren sind Prof. Dr. H.J.C. Berendsen und Prof. Dr. A.E. Mark.
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