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Aktuelle Themen zur Vergabe als Studien-, Bachelor- oder Masterarbeit

Wir haben jederzeit offene Stellen für Arbeiten in aktuellen Projekten!

Die Themen und Bereiche umfassen dabei:

  • Computersimulationen zur Struktur, Funktion und Dynamik von Biomolekülen
  •  

  • Konstruktion von Modellen komplexer Systeme um experimentelle Befunde zu verstehen und Eigenschaften vorherzusagen
  •  

  • ab initio Quantenmechanik, Semiempirik, Moleküldynamik, High Performance Computing, Multiskalenmodelle

 

Im folgenden ein kleiner Einblick in die Anwendung und Entwicklung dieser Methoden, welche als Studien-, Bachelor- oder Masterarbeiten durchgeführt werden können:

 

Elektronentransfer in Biomolekülen

DNA Orbitale
Orbitale der Nukleinbasen
DNA Pulling
DNA Pulling
Dry DNA
Dry DNA
G4 DNA
G4 DNA
Photolyase
Ausschnitt aus der Photolyase
  • Benchmarkrechnungen für Ionisierungspotentiale und Elektronenaffinitäten

  •  

  • Elektronische Kopplungen für Elektronentransfer in DNA und Proteinen

  •  

  • Ladungstransfer in modifizierter DNA

     

    • xDNA (modifizierte Basen)

    •  

    • PNA (Protein backbone)

    •  

    • etc

    •  

  •  

  • DNA unter extremen Bedingungen

     

    • Strecken von DNA

    •  

    • Stabilisierung der DNA in "trockener" Umgebung

       

      • Position der Wassermoleküle

      •  

      • Position der Ionen

      •  

      • Form der Hydratationshülle

      •  

    •  

  • Verwendete Methoden

     

    • Molecular Dynamics Simulationen

    •  

    • Berechnung der Ladungstransferparameter mit DFTB

    •  


Struktur und Eigenschaften der Channelrhodopsine

Chromophore
Chromophore
Channelrhodopsin
Channelrhodopsin
  • ChR ermöglichen optische Anregung diverser Zelltypen in vivo
  •  

  • Ziel: gezielte Veränderungen der Absorptionseigenschaften der Proteine durch:

     

    • Mutationen (bio)
    •  

    • veränderte Chromophore (chemisch)
  •  

  • Problem: (detaillierte) 3D-Struktur unbekannt
  •  

  • Aufgabenstellungen:

       

    • Strukturoptimierung verschiedener Chromophore mit quantenchemischen Methoden
    •  

    • Berechnung von Anregungsenergien
    •  

    • Simulation des Proteins mit neuen Chromophoren

     


Erweiterte Polarisation in SCC-DFTB mit Hilfe der Equilibrierung des chemischen Potentials (CPE)

CPE
Equilibrierung des chemischen Potentials
  • SE-QM Methoden und Polarisierbarkeiten: Intrinsische Probleme

     

    • Lokalisierte minimale BasisKeine Winkelabhängigkeit in der Dichteänderung (DFTB)
    •  

    • 25% Unterschätzung von Molekülpolarisierbarkeiten
    •  

  • Erwartete Verbesserungen für die CPE Erweiterung von SCC-DFTB

     

    • Molekulare Polarisierbarkeiten
    •  

    • Relative Intensitäten in Ramanspektren
    •  

    • Molekülstrukturen
    •  

    • Stabilität in H-Brücken
    •  

  • Weiterführende Arbeit:

     

    • Ausführliche "Benchmark" Rechnungen, die das Potential einer verbesserten Polarisation in SCC-DFTB dokumentieren (siehe Abb. links für Molekülpolarisierbarkeiten)

 


Protein-Ligandwechselwirkungen

Protein
Protein-Ligand Wechselwirkung
  • Bindung von Glyphosate an Pflanzenenzyme
  •  

  • Untersuchung  von

     

    • Bindungsstärken
    •  

    • H-Brücken
    •  

    • Konformationsdynamiken
    •  

  • Verwendete Methoden

     

    • MD Simulationen
    •  

    • Freie Energierechnungen

Membransimulationen und membrangängige Peptide

Membran
Membransimulation
Peptid in Membran
Membrangängige Peptide
  • Benchmarking üblicher Membrankraftfelder
  •  

  • Untersuchung von Phasenübergängen
  •  

  • Bestimmung thermodynamischer Eigenschaften
  •  

  • Gemeinsame Projekte von AGs Elstner und Ulrich
  •  

  • Studien antimikrobieller Peptide und ihrer Membraneinlagerung
  •  

  • Kombination von NMR und Simulationstechniken

Bachelor- und Masterarbeiten

Kontakt:

Prof. Marcus Elstner
Karlsruher Institut für Technologie
Institut für Physikalische Chemie
Abteilung für Theoretische Chemische Biologie 
Gebäude 30.44
Kaiserstr. 12
D-76131 Karlsruhe
Tel. +49 (0) 721 608-45700
Fax +49 (0) 721 608-45710