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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2018-07-01 - 2021-06-30

It has been proven difficult to obtain experimental structures of protein-protein complexes. Computational methods like protein-protein docking attempt to overcome the mismatch between the number of available complex structures and single protein structures by the prediction of binding interfaces. However, the binding free-energy estimates given by the scoring algorithms used in such approaches show only poor correlation with experimentally determined binding strengths. Molecular dynamics simulations are a premier computational technique which allows for the atomistic modeling of the interactions, structures and motions of (bio-)molecular systems. Very recently, we calculated the binding free energy of two small proteins, namely Ubiquitin and the very flexible Ubiquitin-binding domain of the human DNA Polymerase ι (UBM2), using an MD simulation-based approach. Our results were in very good agreement with experimentally determined values (the mean unsigned error to experimentally determined values was 2.5 kJ/mol or lower) and the statistical errors of the calculations were also mostly in the order of thermal noise. In the proposed project, we aim to develop more efficient approaches that can be readily used on a wide variety of protein-protein complexes. In particular, the project addresses three aims. The first aim is the generation of reference data on the calculation of biomolecular binding affinity using the previously described approach for validation and subsequent optimization. The second aim is the optimization of the simulation method to efficiently score a high number of possible protein docking poses for similarity to the canonical complex structure. Preliminary analyses suggest that we can reduce the overall simulation time by two to three orders of magnitude, which with current computational resources makes a more high-throughput approach feasible, while simultaneously retaining sufficient accuracy to provide binding affinity estimates that can be compared to experimental values. In a more independent part of the project we will focus on a specific aspect of the binding affinity calculation, namely the contribution of conformational preferences of biomolecules. To avoid adverse effects upon administering e.g. mouse-derived antibodies for therapeutic purposes, the framework regions of a mouse antibody are being mutated to become (more) human-like. Such mutations do not affect the antibody-antigen interface directly, but are often seen to negatively influence the binding affinity due to altered conformational preferences of the antibody. As a third aim, we will develop a method to predict the binding free-energy change upon antibody framework mutation based on the conformational preferences of the antibody molecules.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2017-07-01 - 2018-03-31

Diese Lebensdauer von Windkraftwerken wird durch das Erreichen unzumutbar hoher Ausfallsrisken von Bauwerks- und Kraftwerks-Komponenten begrenzt. Gegenstand des Projektes sind die Fundamente von Windkraftanlagen, welche im Betrieb einer hohen Zahl an schwingenden Belastungen unterworfen sind. Vom Projektpartner werden Schwingungsmessungen an Fundamenten vorgenommen. Diese sollen dafür verwendet werden, um den aktuellen Zustand zu charakterisieren. Es wird angenommen, dass sich eine durch schwingende Belastung hervorgerufene Ermüdungsschädigung in einer Änderung des Schwingungsverhaltens niederschlägt. Die von der BOKU übernommenen Arbeiten beschäftigen sich mit der Analyse der gemessenen Bewegungs-Zeitreihen. Es sollen automatisiert Kennwerte der gemessenen Signale gewonnen werden, die eine Analyse des Zustands des Fundaments erlauben.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2018-07-01 - 2021-06-30

Der Bedarf an hochwertigen Biokraftstoffen wird sowohl auf nationaler als auch auf internationaler Ebene hervorgehoben. Biokraftstoff kann aus nachhaltigen Quellen wie Holz und Abfall aus Forstwirtschaft, Landwirtschaft, Industrie und Haushalten hergestellt werden. Es ist wichtig, einen energieeffizienten Prozess zu entwickeln, der die Herausforderungen bei der Umwandlung von Biomasse in Biokraftstoff abdeckt. Der erste Schritt bei der Herstellung von Biokraftstoffen aus Biomasse ist als Vergasung bekannt. In diesem Schritt wird die Biomasse erhitzt und in ein Synthesegas bestehend aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff umgewandelt. Dieses Gas wird weiter in Biokraftstoffe umgewandelt. Asche ist ein Nebenprodukt beim Vergasungsprozess. Mit den in einem Vergasungsreaktor erzeugten Aschen sind große Herausforderungen verbunden, und der Schlüssel zum Erfolg liegt in der Lösung dieser Probleme. Asche in Vergasungsreaktoren kann abhängig von der Art des verwendeten Reaktors verschiedene Probleme verursachen. Zum Beispiel können Ascheschmelzen und die Bildung von Agglomeraten (Klumpen) die Verfügbarkeit von Reaktoren verringern, während in anderen Reaktoren eine Abhängigkeit von der Umwandlung in geschmolzene Asche besteht, die aus dem Reaktor auslaufen kann. In letzterem Fall kann die Asche zu viskos werden und zu schlechter Fließfähigkeit und Ascheansammlung im Reaktor führen. Je nach Zusammensetzung der Biomasse hat die Asche unterschiedliche Eigenschaften. In diesem Projekt wird der Einfluss von Asche aus verschiedenen Biomassegemischen untersucht. Die experimentellen Ergebnisse werden genutzt, um ein Vorhersagemodell für aschebedingte Probleme für Biomassemischungen zu entwickeln. Der erfolgreiche Abschluss von FLASH wird wertvolles Wissen liefern, das zur Verbesserung der Vergasungseffizienz beiträgt, indem die Ascheprobleme reduziert werden können. Dadurch wird die Nutzung verschiedener nachhaltiger Biomassequellen für die Umwandlung in Biokraftstoff durch Vergasung beschleunigt.

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