Das enorme Wachstum der HPC-Ressourcen in den letzten Jahrzehnten hat den Einsatz von Computern zur Durchführung virtueller Experimente ermöglicht, mit denen ein breites Spektrum biologischer Fragen untersucht werden kann. Die gleichzeitige Arbeit an analytischen Theorien, Experimenten und Simulationen hat sich als neues Paradigma herauskristallisiert, um die Entdeckung wissenschaftlicher Phänomene und neuer technologischer Anwendungen zu beschleunigen, insbesondere an der Schnittstelle zwischen Biowissenschaften und Physik. Die NIC-Forschungsgruppe Computational Structural Biology zielt darauf ab, die strukturellen und dynamischen molekularen Mechanismen von Biomolekülen in HPC-Computersimulationen quantitativ zu verstehen.

Proteine und strukturelle RNA haben sich entwickelt, während sie mit drei konkurrierenden Zwängen jonglierten: Faltbarkeit, Stabilität und Funktion. Unser ultimatives Ziel ist es, die Faltung, Funktion und Evolution von Proteinen und RNA unter diesen Einschränkungen in Bezug auf ihre Sequenz und Struktur zu verstehen. Wir kombinieren Simulationen der Molekulardynamik auf mehreren Ebenen mit Informationen aus der Analyse der exponentiell wachsenden Genomdatenbanken und experimentellen Messungen (z. B. smFRET, SAXS, SANS usw.). Abgesehen von den strukturellen und funktionellen Einblicken in Biomoleküle könnten solche detaillierten Kenntnisse für die rationale Entwicklung neuartiger Biomoleküle genutzt werden, die als Biosensoren spezifisch mit anderen Molekülen zusammenwirken, was Auswirkungen auf Bereiche hat, die von der molekularbiologischen Grundlagenforschung bis zur pharmakologischen und medizinischen Forschung und Anwendung reichen.