Dr. Michael Ramek: Forschung.

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Hauptforschungsgebiet ist die Strukturbestimmung von biologisch wichtigen Verbindungen mittels quantenchemischer ab initio Methoden.

Für mehrere Jahre lag der Schwerpunkt auf der Untersuchung von intramolekularen Wasserstoffbrückenbindungen in Amino- und Hydroxyverbindungen (Projekte P6856 (1988-1990), P8053 (1990-1991) und P9095 (1992-1994) des FWF); die Ergebnisse dieser Arbeiten haben z.B. in Zusammenarbeit mit Prof. Paul G. Mezey (University of Saskatchewan, Saskatoon, Kanada) Anwendung auf dem Gebiet der Form-Ähnlichkeits-Analyse gefunden. In den letzten Jahren standen Derivate von Indol-3-Essigsäure und Modellpeptide im Vordergrund des Interesses (siehe unten).

Ein vollkommen anderes, nunmehr weitgehend abgeschlossenes Thema ist die Symmetrisierung von Wellenfunktionen und Quantenzuständen, die in einer Reihe von Publikationen, zum Großteil in Zusammenarbeit mit Prof. Bruno Gruber (Southern Illinois University, Carbondale, IL (USA)), untersucht wurde.

Indol-3-Essigsäure und Derivate dieser Verbindung sind Wachstumshormone in Pflanzen (Auxine), die unter anderem Zellteilung, die Wachstumsentwicklung sowie die Synthese spezifischer Proteine steuern. In einer Reihe von Arbeiten, die zusammen mit Dr. Sanja Tomić (Institut Ruđer Bošković, Zagreb, Kroatien) entstanden sind, konnte gezeigt werden, dass die Energiehyperflächen dieser Verbindungen entscheidend von der Substitution an einer bestimmten Position am Indolkern (Position 4) abhängen, während die Substitution durch Chlor oder eine Ethylgruppe an anderen Positionen des Phenylringes kaum einen Einfluss hat. Obwohl die Form der Potenzialfläche nicht direkt mit der biologischen Aktivität korreliert werden kann, da diese auch von anderen Parametern abhängt (wie der Lipophilizität oder dem Einfluss anderer Verbindungen, wie z.B. Cytokinine), so geben diese Studien doch wichtige Erkenntnisse hinsichtlich der Faktoren, die für die Auxinaktivität entscheidend sind.
 

Peptide werden meist durch Anfügen einer Formyl- oder Acetylgruppe an den N-Terminus einer kurzen Peptidkette und Konversion des C-Terminus in eine Amidgruppe modelliert. Die Peptidkette kann im Extremfall aus einem einzigen Aminosäurerest X bestehen; in diesem Fall enthält die Modellverbindung HCO-X-NH₂ oder CH₃CO-X-NH₂ zwei Peptidbindungen und wird daher Modelldipeptid genannt. Modelldipeptide können zur Untersuchung von Wechselwirkungen eines Aminosäurerestes mit seinem übernächsten Nachbarn (1-3-Wechselwirkungen, z.B. γ-turns) verwendet werden. Analog können Modelltripeptide der Art HCO-X-Y-NH₂ zur Untersuchung von 1-4-Wechselwirkungen (z.B. β-turns) herangezogen werden. Modelldipeptide sind oft als Strukturvorlage für größere Peptide verwendet worden, zum Teil mit großem Erfolg. In Zusammenarbeit mit Prof. Lothar Schäfer und Ching-Hsing Yu (University of Arkansas, Fayetteville, AR, USA) konnte jedoch an Hand von HCO-L-Ala-L-Ala-NH₂ gezeigt werden, dass diese Dipeptidnäherung ein gefährlicher Ansatz sein kann und wesentlich längere Modellpeptide für Strukturprognosen von Proteinen notwendig sind.