Vertiefung: Drug Discovery Technologies (M10)

Modulinhalt:

• Grundlagen der Identifikation biologischer Zielstrukturen
• Phänotypische Screening-Verfahren
• Identifikation chemischer Leitstrukturen
• Fragment-basierte Verfahren
• Hit-2-Lead Entwicklung
• Chemische Leitstruktur Optimierung
• Selektion von Wirkstoffkandidaten für die präklinische und klinische Entwicklung 
• Technologieplattformen basierende auf in silico, molekularen, biochemischen, biophysikalischen und zellulären Systemen

Qualifikationsziele

• Verständnis für Grundkonzepte moderner Methoden in der Wirkstoffforschung und ihrer technologischen Voraussetzungen
• Einblick in strategische Aspekte der Wirkstoffentwicklung
• Fähigkeit, Technologien praktisch anzuwenden und somit methodische Handlungskompetenz

Zugehörige Veranstaltungen

• Seminar: "From Molecular Biology to Biophysical Assays". 1 SWS; 3 CP; Prof. Böckler
• Seminar: "Computational Chemistry and Molecular Design". 1 SWS; 3 CP; Prof. Böckler
• Vorlesung: "Protein Analytics". 2 SWS; 3 CP; Prof. Rothbauer
• Seminar: "Preclinical drug development: Screening Technologies". 2 SWS; 3 CP; Prof. Rothbauer
• Forschungspraktikum: "Protein Production, Purification and Biophysics". 10 SWS; 9 CP; Prof. Böckler
• Forschungspraktikum: "In silico Technologies and Computational Studies". 10 SWS; 9 CP; Prof. Böckler
• Forschungspraktikum: "Cell based Assays: How to visualize cellular Biomarker". 10 SWS; 9 CP; Prof. Rothbauer

Gesamtumfang 12 CP nach Wahl

Umfang: 1 SWS
Workload: 3 ECTS

Inhalt:

• Klonierung und Expression von rekombinanten Proteinen
  • Molekularbiologische Methoden
  • Typische Expressionssysteme
  • Expressionsvektoren + Vektordesign
  • Tags und Fusionsproteine
  • Expressionsprobleme und Problemlösungsstrategien
• Proteinreinigung
  • Chromatographie-Techniken für Proteine
  • Phasen der Protein-Reinigung
  • Kombination von Reinigungstechniken

• in vitro Bindungs-Assays und biophysikalische Methoden:
  • Radioligand-basierte Assays
  • Fluoreszenz-basierte Assays (FRET, FLINT, FP, TRF, FLIPR, ...)
  • Isothermale Titrations-Kalorimetrie (ITC)
  • Surface-Plasmon-Resonance (SPR)
  • NMR-basierte Assays (STD, Chemical Shift Perturbations, ...)

Umfang: Block in Vorlesungszyklus (typisch: im Sommersemester mittwochs ab 18:15 Uhr)
Prüfungsleistung: mündliche Prüfung (benotet) und Literaturarbeit/Referat (benotet)

Umfang: 1 SWS
Workload: 3 ECTS

Inhalt:

• Computer-Chemie: QM + sQM
  • Grundbegriffe der Quantenmechanik
  • Hartree-Fock
  • Basissätze
  • post-HF-Methoden
  • Benchmarks
  • semiempirische Methoden
  • Dichte-Funktional-Theorie (DFT)
• Computer-Chemie: MM + MD
  • Molekülmechanik - Grundprinzipien
  • Kraftfelder und Kraftfeldterme
  • Moleküldynamik - Grundprinzipien
  • MD - Anwendungen (FEP, Targeted MD, ...)

• Struktur-basiertes Wirkstoff-Design:
  • Grundlegende Prinzipien
  • Induced-Fit vs. Conformational Selection
  • Docking - Stochastische Verfahren (GA, ACO, ...)
  • Scoring-Funktionen (GOLDscore, ChemPLP, GLIDE SP/XP, DrugScore, …)
  • Virtuelles Screening und Erfolgskriterien
  • Datensätze für Benchmarking (DEKOIS, MUV, ...)

Umfang: Block in Vorlesungszyklus (typisch: im Sommersemester mittwochs ab 18:15 Uhr)
Prüfungsleistung: mündliche Prüfung (benotet) und Literaturarbeit/Referat (benotet)

Umfang: 12 SWS
Workload: 9 ECTS (kann auch als 12 ECTS mit proportional höherem Arbeitsumfang belegt werden!)

Inhalt:

• Herstellung und Reinigung von rekombinanten Proteinen aus der aktuellen Forschung
• Messung und Charakterisierung von Protein-Ligand-Wechselwirkungen mit biophysikalischen Verfahren (ITC, NMR, X-ray, FP, DSF, ...)
• Etablierung und Validierung von neuen Assays
• Fragment-basiertes Screening
• Phage-Display und Herstellung von chemisch modifizierten Peptiden

Umfang: ca. 3-4 Wochen (nach individueller Terminabsprache)
Ablauf: individuelle Betreuung (ggf. auch in Kleingruppen zu 2-3 Personen), aktive Teilnahme an wöchentlichen Gruppenseminaren
Prüfungsleistung: Abschlussbericht mit Präsentation, benotet

Bitte beachten:
Da es sich um ein individuell betreutes Forschungspraktikum handelt, sollten Interessierte Terminabsprachen fuer Juli - Oktober bis spätestens Ende Mai, für November - April bis spätestens Ende August getroffen werden. Bevorzugte Betreuungstermine liegen in der vorlesungsfreien Zeit! Der Zeitraum Mitte April - Mitte Juli ist aus Kapazitätsgründen nur schwer zu realisieren!

Umfang: 12 SWS
Workload: 9 ECTS

Inhalt:

• Anwendung von computer-chemischen Methoden zur Berechnung von molekularen Wechselwirkungen
• Struktur-basiertes Molekulares Design
• Virtuelles Screening - Anwendung und Methodenentwicklung
• Optimierung von Substanz- und Fragment-Bibliotheken
• Implementierung neuer Methoden / Programmierung
• Moleküldynamik-Simulation von Protein-Ligand-Komplexen
• ...

Umfang: ca. 3-4 Wochen (nach individueller Terminabsprache)
Ablauf: individuelle Betreuung (ggf. auch in Kleingruppen zu 2-3 Personen), aktive Teilnahme an wöchentlichen Gruppenseminaren
Prüfungsleistung: Abschlussbericht mit Präsentation, benotet

Bitte beachten:
Da es sich um ein individuell betreutes Forschungspraktikum handelt, sollten Interessierte Terminabsprachen fuer Juli - Oktober bis spätestens Ende Mai, für November - April bis spätestens Ende August getroffen werden. Bevorzugte Betreuungstermine liegen in der vorlesungsfreien Zeit! Der Zeitraum Mitte April - Mitte Juli ist aus Kapazitätsgründen nur schwer zu realisieren!

Sie müssen sich hier anmelden, um die Skripte der Vorlesung von Prof. Böckler aus dem Sommersemester 2018 ansehen zu können.

Der Inhalt ist ausschließlich für Studenten in den Studiengängen M.Sc. Pharmaceutical Sciences & Technologies, M.Sc. Biochemie oder M. Sc. Chemie der Eberhard Karls Universität Tübingen bestimmt und nicht zur Weitergabe gedacht!