Seit 1995 sammeln Forschende auf der ganzen Welt NMR-Daten von Biomolekülen – Proteinen, RNA und DNA – in der Biological Magnetic Resonance Data Bank BMRB in den USA. Diese Daten geben Auskunft über die atomgenaue, dreidimensionale Struktur der Biomoleküle und ihre Wechselwirkungen mit weiteren Molekülen. Sie zeigen also zum Beispiel, wie RNA an ein bestimmtes Protein binden kann. Neben grundlagenwissenschaftlichen Forschungsfragen, häufig zu Funktionsweisen und Bewegungsvorgängen von Proteinen, ermitteln Forschende NMR-Strukturdaten, um zum Beispiel die Bindung medizinischer Wirkstoffe an die Biomoleküle zu untersuchen und vorauszusagen. Die BMRB umfasst heute rund 15600 Einträge für Proteine und Peptide und Hunderte Einträge für RNA und DNA. Für rund 8500 dieser Einträge sind die korrespondierenden 3D-Strukturen der Biomoleküle hinterlegt.
Seit vielen Jahren stammt ein immer größerer Anteil dieser NMR-Daten aus asiatischen und europäischen Ländern. Daher wurde 2021 die Biological Magnetic Resonance Data Bank Japan (BMRBj) ins Leben gerufen, und jetzt soll die europäische BMRBe die Erfassung und Speicherung der Daten unterstützen. Mit finanzieller Förderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft baut jetzt das Biomagnetische Resonanzzentrum (BMRZ) der Goethe-Universität unterstützt vom Center for Scientific Computing diese Datenbank auf.
Projektleiter Prof. Harald Schwalbe, BMRZ-Vorstandsmitglied und Direktor des europäischen Netzwerks strukturbiologischer Forschungsinfrastruktur (Instruct-ERIC), erklärt: „Wir entwickeln eine Software, mit denen die NMR-Daten vom Experiment an einem NMR-Spektrometer irgendwo in Europa direkt in die Datenbank übertragen werden können und die uns bei der Überprüfung der Daten etwa auf Datenfehler unterstützen wird.“
Dabei sind die Datenmengen, die bei NMR-Experimenten anfallen, vergleichsweise gering: Die US-amerikanische BMRB verzeichnet einen jährlichen Datenzuwachs von lediglich einem Terabyte – eine Datenmenge, die sich auf einem handelsüblichen PCs speichern lässt.
Die europäische BMRBe soll künftig allerdings nicht nur dieselben Daten enthalten wie ihre US-amerikanische Schwester, sondern auch zusätzliche Informationen enthalten, wie Schwalbe erklärt: „Wir werden über die Strukturdaten hinaus auch die Reaktivität der Biomoleküle erfassen, also ob zum Beispiel ein Protein A besser von einer Substanz B oder C inhibiert wird.“ Dies spiele für die Arzneimittelforschung eine wichtige Rolle, so der Strukturbiologe: „KI-Anwendungen spielen in der medizinischen Wirkstoffentwicklung oder auch in der Analyse von Stoffwechselprodukten – den Metabolomics – eine immer größere Rolle, und die BMRBe stellt eine Datenbank sehr sorgfältig kuratierter Daten her, um solche KIs entwickeln und trainieren zu können.“
Goethe-Universität Frankfurt
