Interaktionen und verschiedenen Funktions- Beispiel der Abbau eines bestimmten Kunst- Weitere zustände von Proteinen dazu beitragen, zel- sto昀昀s. Wir haben kürzlich erstmals in einem Informationen luläres Leben zu ermöglichen – idealerweise Blockkurs mit Studierenden gezeigt, wie gut durch Betrachtung von Proteinen in ihrer dieses Proteindesign heute schon funktio- Forschungsgruppe natürlichen Umgebung in der Zelle. Vorlagen niert und wie schnell wir zu erstaunlichen Timm Maier https://www.biozentrum. für die Faltung einzelner Proteine aus einer Ergebnissen und ganz neuen Proteinen kom- unibas.ch/about/administ- KI sind dabei ein notwendiges Hilfsmittel, men. Die experimentelle Strukturaufklärung ration/administration-a-z/ overview/unit/research-group- um in einer Zelle bestimmte Proteine wie- ist dann aber gefragt, um das Proteindesign timm-maier derzuerkennen. zu optimieren und auch die Designmethoden Forschungsgruppe Gleichzeitig scha昀昀en Methoden des zu verbessern. In diesem Sinn scha昀昀t maschi- Sebastian Hiller: maschinellen Lernes auch die Möglichkeit nelles Lernen sogar zusätzlichen Bedarf an https://www.biozentrum.uni- neue Proteine am Computer zu entwerfen, experimenteller Strukturaufklärung. bas.ch/about/administration/ administration-a-z/overview/ die ganz spezi昀椀sche Aufgaben erfüllen – zum unit/research-group-sebastian- hiller Anwendungsbeispiele von Alpha- Fold durch SNI-Mitglieder Verständnis des Protein-Stoffwechsels mittels Kryo-Elektronentomographie die Das Team von Prof. Dr. Timm Maier (Biozen- CO-Fixierung und Photosynthese. Die 2 trum, Universität Basel) konzentriert sich in Forschenden verwenden KI-Tools zur Inter- der Forschung auf die Architektur und die pretation der 3D-Bilder, die sie im Inneren Funktionsprinzipien von Multienzymen verschiedener Algenarten aufnehmen. Alp- und regulatorischen Proteinkomplexen – haFold hilft ihnen, die Strukturen der Prote- wie den mTOR-Komplex. Die Forschenden inkomplexe zu verstehen, die sie im Inneren kombinieren experimentelle und compu- der Zellen sehen. tergestütze Methoden wie AlphaFold zum Untersuchen von isolierten Proteinen und Proteinen in Zellen, um die Dynamik und die Funktion in der Zelle besser verstehen zu lernen. Dieses grundlegende Verständnis des Sto昀昀wechsels und der Sto昀昀wechselregu- lierung zeigt direkt Möglichkeiten für den Einsatz neuer Medikamente auf. Die Gruppe von Prof. Dr. Sebastian Hiller (Biozentrum, Universität Basel) benutzt AlphaFold zur Vorhersage von Proteinstruk- turen. Dabei handelt es sich sowohl um einzelne Proteine wie auch Oligomere und Proteinkomplexe. Zum Beispiel untersuchen die Forschenden die Proteine der Aussen- membran von Bakterien, die durch ein Fliessband von sogenannten Chaperonen hergestellt werden. Die KI dient dabei der Bildung von Hypothesen, der Validierung von Ergebnissen und der Identi昀椀kation re- levanter Ziele – beispielsweise für die Ent- wicklung neuer Antibiotika. Interpretation von Daten Ben Engel (links) und SNI-Doktorand Philippe Van Das Team von Professor Dr. Ben Engel der Stappen (rechts) kontrollieren Algenkulturen, die leistungsfähige Mechanismen zur ef昀椀zienten CO - (Biozentrum, Universität Basel) untersucht 2 Fixierung entwickelt haben. 8 SNI INSight Dezember 2024