{"id":40481,"date":"2019-12-02T10:08:07","date_gmt":"2019-12-02T09:08:07","guid":{"rendered":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/?p=40481"},"modified":"2019-12-02T10:19:16","modified_gmt":"2019-12-02T09:19:16","slug":"das-beste-aus-zwei-welten","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/","title":{"rendered":"Das Beste aus zwei Welten"},"content":{"rendered":"\n

KIMMDY ist da! Das neue Simulationsprotokoll kombiniert zwei in den Lebenswissenschaften etablierte Verfahren, um die Untersuchung von Bindungsbr\u00fcchen auf atomarer Ebene zu erm\u00f6glichen. Die Hybridmethode besteht aus Molekulardynamik Simulationen (MD), die die Wechselwirkungen und Bewegungen der Atome in Molek\u00fclen berechnen, und aus kinetischen Monte Carlo (KMC) Simulationen der zeitlichen Entwicklung chemischer Vorg\u00e4nge. Der Vorteil dieser Hybridmethode gegen\u00fcber bereits bestehenden Methoden liegt vor allem in ihrer Effizienz, da nun mehrere zeitliche Gr\u00f6\u00dfenordnungen \u00fcberbr\u00fcckt werden k\u00f6nnen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Molecular Biomechanics (MBM) Gruppe am HITS haben die neue Methode namens KIMMDY (Ki<\/em>netic M<\/em>onte Carlo \/ M<\/em>olecular Dy<\/em>namics) entwickelt. Die Ergebnisse wurde nun im Fachjournal \u00abJournal of Chemical Theory and Computation\u00bb ver\u00f6ffentlicht.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Proteine sind in ihrer nat\u00fcrlichen Umgebung immer wieder mechanischen Kr\u00e4ften ausgesetzt. Diese k\u00f6nnen zu mikroskopischen Bindungsbr\u00fcchen zwischen den Atomen f\u00fchren, zum Teil sogar bevor die makroskopische Struktur \u00fcberhaupt besch\u00e4digt wird. Mit konventionellen MD Simulationen k\u00f6nnen solche Br\u00fcche nicht berechnet werden, da bei diesen die kovalenten Bindungen zwischen Atomen fest vorgegeben sind und keine chemischen Reaktionen ablaufen. Zudem finden diese Bindungsbr\u00fcche auf Zeitskalen statt, die mit MD h\u00e4ufig nicht simuliert werden k\u00f6nnen. Bereits bestehende reaktive Methoden benutzen vor allem rechenintensive quantenmechanische Berechnungen (z.B. QM\/MM) oder komplexe reaktive Kraftfelder (z.B. ReaxFF) und k\u00f6nnen daher nur kleinere oder spezifischere Problemstellungen l\u00f6sen.<\/p>\n\n\n\n

Diese Probleme werden durch KIMMDY nun gel\u00f6st, da verschiedene Simulationsmethoden miteinander kombiniert werden: Die Raten der Bindungsbr\u00fcche werden anhand der Distanzen zwischen den Atomen aus einer MD Simulation berechnet. Diese Raten wiederum werden dann f\u00fcr den Monte Carlo Schritt genutzt. So schlie\u00dft sich die L\u00fccke zwischen den mit beiden Methoden einzeln erreichbaren Zeitskalen.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
Schematische Vergr\u00f6\u00dferung von Kollagen in der Achillessehne, bei welchem durch mechanische Kraft mikroskopische Risse entstehen k\u00f6nnen<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Mit dieser neuen Technik ist es nun auch m\u00f6glich Bindungsbr\u00fcche in Systemen mit mehreren Millionen von Atomen zu untersuchen. Mithilfe von KIMMDY konnte bereits gezeigt werden, dass sich in Kollagen (einem strukturgebenden Protein aus Haut, Knochen und Sehnen) die Bindungsbr\u00fcche nahe der chemischen Kreuzverbindungen h\u00e4ufen. Nach einem (homolytischen) Bindungsbruch in Kollagen, ausgel\u00f6st durch starke mechanische Kr\u00e4fte, werden hochreaktive Radikale gebildet. Diese Stoffe k\u00f6nnten potenziell an einer Signalkaskade teilnehmen, die mechanische Kraft in oxidativen Stress umwandelt – eine Art Warnsignal im K\u00f6rper, das zu weiteren Reaktionen f\u00fchren kann. Mit KIMMDY lassen sich diese wichtigen Prozesse nun untersuchen. Die neue Methode l\u00e4sst sich au\u00dferdem auf weitere biologische und nicht-biologische Materialien (z.B. Polymere), die unter mechanischer Krafteinwirkung stehen, anwenden.<\/p>\n\n\n\n

Die jetzt ver\u00f6ffentlichte Publikation entstand im Rahmen der Masterarbeit von Wissenschaftler Benedikt Rennekamp am HITS und der Universit\u00e4t Heidelberg. Seit August 2019 ist er Doktorand am HITS in der Gruppe von Frauke Gr\u00e4ter und Mitglied der Max Planck School \u00abMatter to Life\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

Die neueste Version des Codes ist hier verf<\/a>\u00fcgbar<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Der Aritkel im Journal of Chemical Theory and Computation:<\/h3>\n\n\n\n

Hybrid Kinetic Monte Carlo \/ Molecular Dynamics Simulations of Bond Scissions in Proteins<\/a>
Benedikt Rennekamp, Fabian Kutzki, Agnieszka Obarska-Kosinska, Christopher Zapp, and Frauke Gr\u00e4ter
Journal of Chemical Theory and Computation<\/em>
DOI: 10.1021\/acs.jctc.9b00786 <\/p>\n\n\n\n

Wissenschaftlicher Kontakt:<\/h3>\n\n\n\n

Prof. Dr. Frauke Gr\u00e4ter
Gruppenleiter \u201eMolecular Biomechanics\u201c
HITS \u2013 Heidelberg Institute f\u00fcr Theoretische Studien
E-mail: frauke.graeter@h-its.org<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

KIMMDY ist da! Das neue Simulationsprotokoll kombiniert zwei in den Lebenswissenschaften etablierte Verfahren, um die Untersuchung von Bindungsbr\u00fcchen auf atomarer …<\/p>\n","protected":false},"author":128,"featured_media":40559,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"inline_featured_image":false,"footnotes":""},"categories":[1,92],"hits-research-group":[1296],"class_list":["post-40481","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-gruppen-news","category-wissenschaftsnews","hits-research-group-mbm-de"],"acf":[],"yoast_head":"\nDas Beste aus zwei Welten - HITS gGmbH<\/title>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"de_DE\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"Das Beste aus zwei Welten - HITS gGmbH\" \/>\n<meta property=\"og:description\" content=\"KIMMDY ist da! Das neue Simulationsprotokoll kombiniert zwei in den Lebenswissenschaften etablierte Verfahren, um die Untersuchung von Bindungsbr\u00fcchen auf atomarer ...\" \/>\n<meta property=\"og:url\" content=\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/\" \/>\n<meta property=\"og:site_name\" content=\"HITS gGmbH\" \/>\n<meta property=\"article:published_time\" content=\"2019-12-02T09:08:07+00:00\" \/>\n<meta property=\"article:modified_time\" content=\"2019-12-02T09:19:16+00:00\" \/>\n<meta property=\"og:image\" content=\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2019\/11\/image10.png\" \/>\n\t<meta property=\"og:image:width\" content=\"975\" \/>\n\t<meta property=\"og:image:height\" content=\"781\" \/>\n\t<meta property=\"og:image:type\" content=\"image\/png\" \/>\n<meta name=\"author\" content=\"Isabel Martin\" \/>\n<meta name=\"twitter:card\" content=\"summary_large_image\" \/>\n<meta name=\"twitter:label1\" content=\"Verfasst von\" \/>\n\t<meta name=\"twitter:data1\" content=\"Isabel Martin\" \/>\n\t<meta name=\"twitter:label2\" content=\"Gesch\u00e4tzte Lesezeit\" \/>\n\t<meta name=\"twitter:data2\" content=\"3\u00a0Minuten\" \/>\n<script type=\"application\/ld+json\" class=\"yoast-schema-graph\">{\"@context\":\"https:\/\/schema.org\",\"@graph\":[{\"@type\":\"Article\",\"@id\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/#article\",\"isPartOf\":{\"@id\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/\"},\"author\":{\"name\":\"Isabel Martin\",\"@id\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/#\/schema\/person\/d7a28553a45d95814645d50db4c51289\"},\"headline\":\"Das Beste aus zwei Welten\",\"datePublished\":\"2019-12-02T09:08:07+00:00\",\"dateModified\":\"2019-12-02T09:19:16+00:00\",\"mainEntityOfPage\":{\"@id\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/\"},\"wordCount\":557,\"image\":{\"@id\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/#primaryimage\"},\"thumbnailUrl\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2019\/11\/image10.png\",\"articleSection\":[\"Gruppen News\",\"Wissenschaftsnews\"],\"inLanguage\":\"de\"},{\"@type\":\"WebPage\",\"@id\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/\",\"url\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/\",\"name\":\"Das Beste aus zwei Welten - HITS gGmbH\",\"isPartOf\":{\"@id\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/#website\"},\"primaryImageOfPage\":{\"@id\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/#primaryimage\"},\"image\":{\"@id\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/#primaryimage\"},\"thumbnailUrl\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2019\/11\/image10.png\",\"datePublished\":\"2019-12-02T09:08:07+00:00\",\"dateModified\":\"2019-12-02T09:19:16+00:00\",\"author\":{\"@id\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/#\/schema\/person\/d7a28553a45d95814645d50db4c51289\"},\"breadcrumb\":{\"@id\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/#breadcrumb\"},\"inLanguage\":\"de\",\"potentialAction\":[{\"@type\":\"ReadAction\",\"target\":[\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/\"]}]},{\"@type\":\"ImageObject\",\"inLanguage\":\"de\",\"@id\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/#primaryimage\",\"url\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2019\/11\/image10.png\",\"contentUrl\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2019\/11\/image10.png\",\"width\":975,\"height\":781},{\"@type\":\"BreadcrumbList\",\"@id\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/#breadcrumb\",\"itemListElement\":[{\"@type\":\"ListItem\",\"position\":1,\"name\":\"Home\",\"item\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/\"},{\"@type\":\"ListItem\",\"position\":2,\"name\":\"Das Beste aus zwei Welten\"}]},{\"@type\":\"WebSite\",\"@id\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/#website\",\"url\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/\",\"name\":\"HITS gGmbH\",\"description\":\"Heidelberg Institute for Theoretical Studies\",\"potentialAction\":[{\"@type\":\"SearchAction\",\"target\":{\"@type\":\"EntryPoint\",\"urlTemplate\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/?s={search_term_string}\"},\"query-input\":{\"@type\":\"PropertyValueSpecification\",\"valueRequired\":true,\"valueName\":\"search_term_string\"}}],\"inLanguage\":\"de\"},{\"@type\":\"Person\",\"@id\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/#\/schema\/person\/d7a28553a45d95814645d50db4c51289\",\"name\":\"Isabel Martin\",\"image\":{\"@type\":\"ImageObject\",\"inLanguage\":\"de\",\"@id\":\"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/01501d4b166551a675eed893d8133a73e3c3018e13ba48d3377524d5bfbd60f4?s=96&d=mm&r=g\",\"url\":\"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/01501d4b166551a675eed893d8133a73e3c3018e13ba48d3377524d5bfbd60f4?s=96&d=mm&r=g\",\"contentUrl\":\"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/01501d4b166551a675eed893d8133a73e3c3018e13ba48d3377524d5bfbd60f4?s=96&d=mm&r=g\",\"caption\":\"Isabel Martin\"},\"url\":\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/author\/isabel-martin-mbm\/\"}]}<\/script>\n<!-- \/ Yoast SEO plugin. -->","yoast_head_json":{"title":"Das Beste aus zwei Welten - HITS gGmbH","robots":{"index":"index","follow":"follow","max-snippet":"max-snippet:-1","max-image-preview":"max-image-preview:large","max-video-preview":"max-video-preview:-1"},"canonical":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/","og_locale":"de_DE","og_type":"article","og_title":"Das Beste aus zwei Welten - HITS gGmbH","og_description":"KIMMDY ist da! Das neue Simulationsprotokoll kombiniert zwei in den Lebenswissenschaften etablierte Verfahren, um die Untersuchung von Bindungsbr\u00fcchen auf atomarer ...","og_url":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/","og_site_name":"HITS gGmbH","article_published_time":"2019-12-02T09:08:07+00:00","article_modified_time":"2019-12-02T09:19:16+00:00","og_image":[{"width":975,"height":781,"url":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2019\/11\/image10.png","type":"image\/png"}],"author":"Isabel Martin","twitter_card":"summary_large_image","twitter_misc":{"Verfasst von":"Isabel Martin","Gesch\u00e4tzte Lesezeit":"3\u00a0Minuten"},"schema":{"@context":"https:\/\/schema.org","@graph":[{"@type":"Article","@id":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/#article","isPartOf":{"@id":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/"},"author":{"name":"Isabel Martin","@id":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/#\/schema\/person\/d7a28553a45d95814645d50db4c51289"},"headline":"Das Beste aus zwei Welten","datePublished":"2019-12-02T09:08:07+00:00","dateModified":"2019-12-02T09:19:16+00:00","mainEntityOfPage":{"@id":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/"},"wordCount":557,"image":{"@id":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/#primaryimage"},"thumbnailUrl":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2019\/11\/image10.png","articleSection":["Gruppen News","Wissenschaftsnews"],"inLanguage":"de"},{"@type":"WebPage","@id":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/","url":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/","name":"Das Beste aus zwei Welten - HITS gGmbH","isPartOf":{"@id":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/#website"},"primaryImageOfPage":{"@id":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/#primaryimage"},"image":{"@id":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/#primaryimage"},"thumbnailUrl":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2019\/11\/image10.png","datePublished":"2019-12-02T09:08:07+00:00","dateModified":"2019-12-02T09:19:16+00:00","author":{"@id":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/#\/schema\/person\/d7a28553a45d95814645d50db4c51289"},"breadcrumb":{"@id":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/#breadcrumb"},"inLanguage":"de","potentialAction":[{"@type":"ReadAction","target":["https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/"]}]},{"@type":"ImageObject","inLanguage":"de","@id":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/#primaryimage","url":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2019\/11\/image10.png","contentUrl":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2019\/11\/image10.png","width":975,"height":781},{"@type":"BreadcrumbList","@id":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2019\/12\/02\/das-beste-aus-zwei-welten\/#breadcrumb","itemListElement":[{"@type":"ListItem","position":1,"name":"Home","item":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/"},{"@type":"ListItem","position":2,"name":"Das Beste aus zwei Welten"}]},{"@type":"WebSite","@id":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/#website","url":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/","name":"HITS gGmbH","description":"Heidelberg Institute for Theoretical Studies","potentialAction":[{"@type":"SearchAction","target":{"@type":"EntryPoint","urlTemplate":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/?s={search_term_string}"},"query-input":{"@type":"PropertyValueSpecification","valueRequired":true,"valueName":"search_term_string"}}],"inLanguage":"de"},{"@type":"Person","@id":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/#\/schema\/person\/d7a28553a45d95814645d50db4c51289","name":"Isabel Martin","image":{"@type":"ImageObject","inLanguage":"de","@id":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/01501d4b166551a675eed893d8133a73e3c3018e13ba48d3377524d5bfbd60f4?s=96&d=mm&r=g","url":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/01501d4b166551a675eed893d8133a73e3c3018e13ba48d3377524d5bfbd60f4?s=96&d=mm&r=g","contentUrl":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/01501d4b166551a675eed893d8133a73e3c3018e13ba48d3377524d5bfbd60f4?s=96&d=mm&r=g","caption":"Isabel Martin"},"url":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/author\/isabel-martin-mbm\/"}]}},"publishpress_future_action":{"enabled":false,"date":"2026-04-22 01:04:02","action":"change-status","newStatus":"draft","terms":[],"taxonomy":"category","extraData":[]},"publishpress_future_workflow_manual_trigger":{"enabledWorkflows":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/40481","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/128"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=40481"}],"version-history":[{"count":17,"href":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/40481\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":40576,"href":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/40481\/revisions\/40576"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/40559"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=40481"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=40481"},{"taxonomy":"hits-research-group","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/hits-research-group?post=40481"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}