Arzneistoffe spielen eine der bedeutsamsten Rolle in der heutigen Gesellschaft. Trotzdem stellt ihre Entwicklung eine riesige Herausforderung dar, denn mehrere Faktoren sind zu berücksichtigen: Zielmolekül muss spezifisch erreicht werden, Nebenwirkungen sollten so wenig wie möglich auftreten, Bestimmung der genauen Menge, usw. In den letzten Jahrzehnten hat sich allerdings die Anwendung Computer-Simulationen als leistungsfähige Werkzeuge gegenüber experimentelle Verfahren in diesem Prozess eingesetzt. Heutzutage sind Menschen dank dieser Methoden in der Lage bestimmte Daten zu analysieren, die ohne solche Ansätze nicht untersuchbar wären. Wissenschaftler sind nicht nur fähig mit neuen Daten zu arbeiten, sondern diese Verfahren liefern Ergebnisse auf eine schnellere und effizientere Weise. Zu diesen Verfahren gehört das Molekulare-Docking, das derzeitig zum Einsatz gebracht wird u.a., um neue Wirkstoffe zu entwerfen, denn die Entdeckung neuer Inhibitoren von Proteinen, die mit einer bestimmten Krankheit assoziiert sind, ist ein wesentlicher (wenn nicht der wichtigste) Schritt bei der Entwicklung pharmakologische Substanzen.\\
Molekulare Modellierung ist ein wesentliches Verfahren für das Verständnis vieler Prozesse, die auf atomare Ebene stattfinden. In Gebieten wie die Entwicklung von Arzneistoffen, die in unseren heutigen Gesellschaft eine der bedeutsamsten Rolle spielen, sind diese Techniken von großer Relevanz. Allerdings stellt eine solche Entwicklung eine riesige Herausforderung dar, denn mehrere Faktoren sind zu berücksichtigen: Zielmolekül muss spezifisch erreicht werden, Nebenwirkungen sollten so wenig wie möglich auftreten, Bestimmung der genauen Menge, usw. Daher hat sich in den letzten Jahrzehnten die Anwendung Computer-Simulationen als leistungsfähige Werkzeuge gegenüber experimentelle Verfahren in diesem Prozess eingesetzt. Heutzutage sind Menschen dank dieser Methoden in der Lage bestimmte Daten zu analysieren, die ohne solche Ansätze nicht untersuchbar wären. Wissenschaftler sind nicht nur fähig mit neuen Daten zu arbeiten, sondern diese Verfahren liefern Ergebnisse auf eine schnellere und effizientere Weise. Zu diesen Verfahren gehört das Molekulare-Docking(MD), das derzeitig zum Einsatz gebracht wird u.a., um neue Wirkstoffe zu entwerfen, denn die Entdeckung neuer Inhibitoren von Proteinen, die mit einer bestimmten Krankheit assoziiert sind, ist ein wesentlicher (wenn nicht der wichtigste) Schritt bei der Entwicklung pharmakologische Substanzen.\\
\section*{Methoden}
Ein Review von vorhandener Literatur über die üblichsten Ansätze zum Thema Molekulares-Docking wurde durchgeführt mit dem Ziel die herausragendsten davon zu erörtern. Die Suche ist in sowohl in PubMed als auch in Google Scholar hauptsächlich mit der Anfrage "molecular docking" durchgeführt worden, da beim Zusatz anderer bla blas wenige, wenn nicht keine (vor allem in PubMed), Ergebnisse von den Suchmaschinen geliefert wurden. Das Kriterium nach dem die Papers spezifisch ausgewählt wurden war grundsätzlich, dass sie sich direkt mit dem Verfahren (MD) beschäftigten, und nicht nur es als Erwähnung an mehreren Stellen im Artikel.
\section*{Definition}
Molekulares-Docking ist ein Verfahren, das die bevorzugte Orientierung eines Moleküls bezüglich eines anderen oder eines Makromoleküls vorhersagt, um einen stabilen Komplex zu bilden. Das Ziel dieser Vorgehensweise ist anhand der vorhandenen oder zu untersuchenden Strukturen die geeignete geometrische Anordnungen zu finden, um eine maximale oder ideale Bindungsaffinität der interagierenden Partnern zu erreichen.
% und die Benutzung einer geeigneten Scoring-Funktion, die diese simulierten räumlichen Anlagen des Zielkomplexes bewerten.
\section*{Beschriebene Ansätze}
Im Folgenden werden sowohl wichtige Phasen des Molekularen-Dockings, als auch die unterschiedliche Ansätze, die innerhalb dieses Prozesses eingesetzt werden, erläutert.
\subsection*{Sampling}
Diese Phase des Molekulares-Docking wurde sehr häufig erwähnt und beschrieben. Dabei geht es um das Ausprobieren unterschiedlicher Konformationen des Linganden im aktiven Zentrum des Proteins. Im Falle eines Protein-Protein-Dockings werden einfach diese geometrische Anordnungen der beiden Proteine an den interagierenden Stellen getestet. In mehreren Papers wurde die Laufzeit als typisches Problem, das dieser Prozess begegnet, denn aufgrund der riesigen Anzahl von beteiligten Atomen, existieren viele Kombinationsmöglichkeiten der Bindungspartner.\\
Hierbei geht es um das Ausprobieren unterschiedlicher Konformationen des Linganden im aktiven Zentrum des Proteins[2]. Im Falle eines Protein-Protein-Dockings werden einfach diese geometrische Anordnungen der beiden Proteine an den interagierenden Stellen getestet. In mehreren Papers wurde die Laufzeit als typisches Problem, das dieser Prozess begegnet, denn aufgrund der riesigen Anzahl von beteiligten Atomen, existieren viele Kombinationsmöglichkeiten der Bindungspartner.\\
Es existieren viele verschiedene Ansätze, um das Sampling durchzuführen. Eins der oft erwähnten Programme war GOLD, dessen Design das Docking hydrophiler Liganden begünstigt, weil die darin implementierten genetischen Algorithmen Bindemodi "samplen", in dem sie nach Mustern von Wasserstoffbrückenbindungen-Motiven suchen. Ein anderes Problem, das Docking im Allgemeinen betrifft ist mit der "Flexibilität" von Molekülen umzugehen, d.h. die Konformationsänderungen der Bindungspartner zu berücksichtigen nach dem sie in Wechselwirkung treten, und nicht einfach die Strukturen als starr zu betrachten. Eine Art Algorithmus, der als "Molecular Dynamics" bezeichnet wird löst dieses Problem, in dem er die einzelne Atome in dem Feld bewegen kann.\\
Matching-Algorithmen, die in Docking-Programmen für die Sampling-Phase implementiert sind haben den Vorteil, dass diese schnell sind und können daher gut mit großen Bibliotheken umgehen.
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@@ -55,10 +56,13 @@ Abschließend gibt es die Knowledge-basierte Scoring-Funktionen, die statistisch
\subsection*{Fazit}
Die in der Literaturübersicht vorgestellte Ansätze wurden mit Kristallstrukturen von Protein-Ligand -oder Protein-Protein-Komplexen verglichen, um ihre Genauigkeit zu testen. Weiterhin gibt es heutzutage viele verschiedene Methoden an das Docking-Problem heranzugehen und zu lösen. Nach dem Lesen mehrerer Papers war zu erkennen, dass keinen besten oder endgültigen Ansatz gibt, der das Problem löst, sondern viele, die für unterschiedliche Einzelfälle oder Situationen besser geeignet sind. Abschließend ist dieser Gebiet eins, in dem ständig gearbeitet wird, um optimale Ergebnisse zu erhalten.
Die in der Literaturübersicht vorgestellte Ansätze wurden mit Kristallstrukturen von Protein-Ligand -oder Protein-Protein-Komplexen verglichen, um ihre Genauigkeit zu testen. Weiterhin gibt es heutzutage viele verschiedene Methoden an das Docking-Problem heranzugehen und zu lösen. Nach dem Lesen mehrerer Papers war zu erkennen, dass keinen besten oder endgültigen Ansatz gibt, der das Problem löst, sondern viele, die für unterschiedliche Einzelfälle oder Situationen besser geeignet sind. Abschließend ist dieser Gebiet eins, in dem ständig gearbeitet wird, um optimale Ergebnisse zu erhalten \cite{Sliwoski334}.
