Mit einem Supercomputer ist es Wissenschaftlern von der University of California in San Diego gelungen, in das Universum kleinster Strukturen von Zellen einzutauchen. Mit Hilfe des Computermodells wollen sie Einzelheiten intrazellulärer Prozesse erforschen, etwa wie ein Medikament in der Zelle verarbeitet wird, damit es seine Wirkung entfalten kann.
Das Simulationsmodell beruht auf Berechnungen elektrostatischer Ladungen zwischen den Teilchen mit Hilfe der Poisson-Boltzmann-Gleichung. Damit könne man nun ein biologisches System in der Größenordnung von über einer Million Atomen darstellen, berichten J. Andrew McCammon und Joseph E. Mayer von der Universität.
Die Wissenschaftler beschreiben auf diese Weise Schlüsselstrukturen der Zelle auf atomarer Ebene, etwa Mikrotubuli, die an intrazellulären Transportprozessen beteiligt sind oder Ribosomen, die eine zentrale Rolle bei der Proteinherstellung und Teilung der Zelle spielen. So entdeckten die Forscher vereinzelte positive Ladungen an den sonst komplett negativ geladenen Mikrotubuli. Die elektrostatische Landkarte der Ribosomen enthüllte den Forschern eine molekulare Untereinheit, die möglicherweise eine stabilisierende Wirkung während der Übertragung der genetischen Information bei er Zellteilung hat.
Zur Bewältigung der immensen Rechenleistung wurde ein Computer mit mehr als 1.100 Prozessoren benutzt. Der Super-Rechner brauchte etwa zur Berechnung des Mikrotubuli-Systems nur weniger als eine Stunde. Bisherige Berechnungsmethoden hätten etwa 350mal mehr Zeit und Rechenkapazität benötigt, hieß es. Die Ergebnisse der Forscher sind vorab in der Internet-Ausgabe der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) erschienen.
Dr. Thomas Meißner
