Blickpunkt

Proteine üben ihre Funktion durch Interaktion mit anderen Biomakromolekülen oder Kleinmolekülliganden aus. Hierzu ist konformationelle Anpassung nötig, um den Bindungspartner zu akkommodieren. Molekulare Erkennung und Katalyse sind auf diese Weise unmittelbar mit der Rigidität beziehungsweise der Flexibilität der Bindungspartner verknüpft. Die Begriffe Rigidität und Flexibilität beschreiben hierbei die prinzipielle Möglichkeit (oder Unmöglichkeit) einer internen Bewegung in einer Gruppe von Atomen.
Weiterhin sind Proteinrigidität und (Thermo-)Stabilität miteinander verknüpft: Proteine aus thermophilen Organismen sind bei gleicher Temperatur häufig rigider als Homologe aus mesophilen Organismen. So ist das Wissen über die Verteilung rigider und flexibler Bereiche in einem Protein wesentlich, um dessen Struktur mit seiner Funktion und/oder (Thermo-)Stabilität zu verknüpfen. Darüber hinaus sind Informationen über rigide und flexible Bereiche eines Proteins grundlegend für pharmazeutische Wirkstoffforschung.
Moleküldynamik(MD)-Simulation ist der am weitesten verbreitete computergestützte Ansatz, um Proteindynamik und daraus abgeleitet Rigiditäts- und Flexibilitätseigenschaften von Proteinen zu untersuchen. MD-Simulationen liefern Atombewegungen unter Anwendung der Gesetze der klassischen Mechanik und benötigen erheblichen Zeit- und Rechenaufwand. Alternativ lassen sich Proteine mit einer Graphentheorie-basierten Rigiditätsanalyse untersuchen. Die Methode modelliert ein Protein als ein Netzwerk aus Knoten (Atomen) und Distanzbeschränkungen (kovalente und nichtkovalente Wechselwirkungen). Sodann wird für jedes Subnetzwerk bestimmt, ob die mit den Knoten assoziierte Zahl (interner) Freiheitsgrade die der Beschränkungen überschreitet (flexible Region) oder nicht (rigide Region). Dieser von Kuhn, Thorpe und Mitarbeitern entwickelte Ansatz benötigt für ein Protein mittlerer Größe nur wenige Sekunden.1
Die Constraint-Network-Analyse (CNA) simuliert die thermische Entfaltung eines Proteins durch schrittweises Entfernen nichtkovalenter Wechselwirkungen (Abbildung 1).2,3 So können nicht nur rigide und flexible Regionen eines Proteins identifiziert werden; CNA erlaubt darüber hinaus die Vorhersage von Thermostabilitäten, die Identifikation von strukturellen Schwachstellen (Entfaltungskerne) sowie die Verknüpfung von Proteinflexibilität mit (allosterischer) Proteinfunktion.4,5,6 Da eine Rigiditätsanalyse sensitiv bezüglich der verwendeten Eingabestruktur ist, bietet CNA die Möglichkeit, ensemblebasierte Analysen durchzuführen, was zu robusteren Ergebnissen führt. Zum einen kann hierzu ein Strukturensemble analysiert werden, zum anderen existiert ein Ansatz, der die thermische Fluktuation von nichtkovalenten Wechselwirkungen berücksichtigt.5,7
Als Online-Service stehen die Möglichkeiten von CNA im Rahmen des CNA-Webservers zur Verfügung.8,9


<h2>In drei Schritten zur Stabilitätsanalyse</h2>
CNA simuliert die thermische Entfaltung eines Proteins in drei Schritten.2 Im ersten Schritt entsteht aus der 3D-Struktur des zu untersuchenden Proteins eine Netzwerksrepräsentation; es lassen sich zudem Kleinmolekülliganden für den Netzwerkaufbau berücksichtigen. Als nichtkovalente Wechselwirkungen werden Wasserstoff- und Salzbrücken sowie hydrophobe Wechselwirkungen einbezogen. Einen Temperatureinfluss modelliert die Methode, indem sie schwächere nichtkovalente Wechselwirkungen ab einer gegebenen Temperatur nicht mehr berücksichtigt. Mit steigender Temperatur entsteht so eine Serie von Netzwerken mit einer immer geringeren Dichte an nichtkovalenten Wechselwirkungen. Dieser Prozess spiegelt ein Aufschmelzen der Proteinstruktur mit zunehmender Temperatur wider.
Im zweiten Schritt zerlegt ein kombinatorischer Algorithmus das Netzwerk in rigide Cluster und flexible Regionen.1 Ein rigider Cluster ist eine Gruppe von Atomen, die sich nur als Starrkörper bewegen kann. Wird der Algorithmus auf die Serie von Netzwerken angewendet, so ergibt sich eine Trajektorie des Stabilitätsverlustes des Proteins mit zunehmender Temperatur.
Im dritten Schritt werden globale und lokale Indizes berechnet.3 Globale Indizes beschreiben die makroskopische Rigidität oder Flexibilität für jedes untersuchte Netzwerk. Damit lassen sich Phasenübergänge (Schmelzpunkte) entlang der thermischen Entfaltung identifizieren. Diese Phasenübergänge können mit der (Thermo-)Stabilität eines Proteins in Beziehung gesetzt sowie zur Identifikation von strukturellen Schwachstellen im Protein verwendet werden.4,5 Lokale Indizes charakterisieren dagegen die Flexibilitäts- und Rigiditätseigenschaften auf der Bindungsebene eines Proteins. Sie dienen im Wesentlichen zur Untersuchung von Stabilitätsänderungen durch Mutationen oder Ligandenbindung.


<h2>Webbasierte Constraint-Network-Analyse</h2>
Das Eingabeformular des Webservers ist benutzerfreundlich. Als Eingabe benötigt er entweder den Code eines Proteins aus der Proteindatenbank (PDB), eine selbst erzeugte PDB-Datei oder ein komprimiertes Archiv (erlaubte Formate: TGZ, TAR.GZ, ZIP), das ein Strukturensemble in Form von PDB-Dateien enthält. Der Nutzer wählt dann eine Berechnungsart:
Analyse eines einzelnen Netzwerks basierend auf einer einzelnen Eingabestruktur
Analyse eines Ensembles aus Netzwerken basierend auf einem Strukturensemble
Analyse eines Ensembles aus Netzwerken basierend auf einer einzelnen Eingabestruktur.
Im letzten Fall werden die Zahl und Verteilung der nichtkovalenten Wechselwirkungen in der Netzwerksrepräsentation innerhalb gewisser Grenzen zufällig variiert. Dies simuliert thermische Fluktuationen des Proteins, ohne Atome zu bewegen.
Nach dem Absenden eines CNA-Auftrags erscheint ein Weblink zur Ergebnisseite. Die Darstellung im Webbrowser erfolgt in einem separaten Fenster. Dieses gibt Aufschluss über den aktuellen Stand und die noch zu erwartende Dauer der CNA-Berechnung. Nach Ende der Berechnung erscheint hier die tabellarische und grafische Auswertung der Ergebnisse. Die Ergebnisausgabe enthält eine Tabelle mit Informationen über alle identifizierten Phasenübergänge. Sofern die Berechnung nur für ein einzelnes Netzwerk durchgeführt wurde, werden zusätzlich Diagramme für alle globalen Indizes angezeigt. Entsprechende Diagramme gibt es ebenfalls für die lokalen Indizes (Abbildung 2).
Weitere Ergebnisse sind Stabilitätskarten (Abbildung 3) und Informationen über strukturelle Schwachstellen (Abbildung 4). Diese werden mit dem Jmol-Plugin auf die Eingabestruktur projiziert und im Webbrowser visuell dargestellt.9 Für die Ergebnisausgabe der lokalen Indices und der strukturellen Schwachstellen gibt es zusätzlich eine Startstruktur, die in der ursprünglichen B-Faktoren-Spalte entsprechend modifiziert wurde. Mit externer Visualisierungssoftware lässt sich die Struktur dann gemäß dieser Information kolorieren.
Die Daten einer Analyse sind zehn Tage lang vom Server abrufbar. Häufig gestellte Fragen, Hinweise zu Parametern oder Anforderungen an die Proteinstrukturen sowie eine Beispielrechnung stehen auf Hilfeseiten.


<h2>Nicht nur für Bioinformatiker</h2>
Der CNA-Webserver bietet eine einfache und vergleichsweise schnelle Möglichkeit, um Einblicke in die Stabilitätseigenschaften von Proteinstrukturen zu erhalten. Die Simulation der thermischen Entfaltung eines Proteins benötigt in der Regel nur wenige Minuten. Die benutzerfreundliche Umgebung des Online-Dienstes spricht auch solche Forscher an, deren Hauptinteresse nicht die Bioinformatik ist.
Dennis M. Krüger ist Bioinformatiker und arbeitet im Arbeitskreis von Holger Gohlke am Institut für Pharmazeutische und Medizinische Chemie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf. <ext-link ext-link-type="uri"><a href="http://cpclab.uni-duesseldorf.de" target="_blank">http://cpclab.uni-duesseldorf.de</a></ext-link>


<h2>QUERGELESEN</h2>
Anhand eines Proteindatenbank(PDB)-Codes, einer PDB-Datei oder eines Strukturensembles sagt der CNA-Webserver Proteineigenschaften basierend auf Rigiditätsanalysen vorher. Er untersucht dabei, wie starr oder flexibel die Moleküle sind.
Globale und lokale Flexibilitätseigenschaften visualisiert der CNA-Webserver mit Graphen und interaktiven Darstellungen.
 (Thermo-)Stabilität und Zusammenhänge zwischen der Rigidität oder Flexibilität und der Funktion von Proteinen lassen sich untersuchen sowie strukturelle Schwachstellen identifizieren.


<h2>Auf einen Blick</h2>
Der CNA-Webserver ist unter Microsoft Internet Explorer, Firefox und Google Chrome nutzbar.8 Eine Bildschirmauflösung von mindestens 1024×768 ist empfehlenswert. Da das Jmol-Plugin die Ergebnisse visualisiert, muss die Java-Unterstützung im Browser aktiviert sein.10 Alternativ lassen sich die Ergebnisse mit externer Software darstellen, zum Beispiel durch Pymol und VMD.11,12 Der Webserver ist frei verfügbar und erfordert keine Registrierung oder Benutzerangaben. Missbrauch durch automatische Programme soll ein Captcha-Sicherheitscode verhindern: Der Nutzer muss eine automatisch erzeugte, schwer lesbare Buchstaben-Zahlenkombination eingeben.
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<h2>Open Science</h2>
Bill Gates und das Finanzierungsunternehmen Tenaya Capital investieren in den Netzwerkbetreiber Researchgate, um die Idee von Open Science voranzutreiben. Die Investoren sind Teil der dritten Finanzierungsrunde. Das Unternehmen entwickelt mit den insgesamt 35 Mio. US-Dollar neue Wege zum Publizieren wissenschaftlicher Ergebnisse, inklusive Forschungsdaten und Erkenntnissen aus misslungenen Versuchen. Zudem plant Researchgate das etablierte System wissenschaftlicher Reputationsmessung um digitale und dynamische Komponenten zu ergänzen.
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<h2>Primärdaten veröffentlichen</h2>
Autoren können ihre Primärdaten online publizieren und für andere Wissenschaftler recherchierbar machen. Wie eine wissenschaftliche Publikation erhalten diese Daten einen Digital Object Identifier (DOI). Wie Primärdaten über Verlagspublikationen der Wissenschaftsgemeinschaft zugänglich sein sollten — dafür erarbeitete die Vertretung der internationalen Wissenschaftsverlage STM mit 15 wissenschaftlichen Bibliotheken und Informationszentren Empfehlungen.
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<h2>Material sucht Charakterisierung</h2>
Wissenschaftler, die neue Materialien hergestellt haben, finden auf einer Internetplattform diejenigen Kollegen, die Materialien charakterisieren. Die Ergebnisse einer so entstandenen Kooperation können die Partner im assoziierten Journal Sample of Science Bulletin nach dem Open-Access-Prinzip als zitationsfähigen Artikel veröffentlichen.
<ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.sampleofscience.net" target="_blank">www.sampleofscience.net</a></ext-link>


<h2>Offen wie ein Scheunentor</h2>
Eine Weltkarte mit industriellen Kontrollsystemen, die vor Spionageangriffen nicht geschützt sind, zeigen Informatiker der Freien Universität Berlin.
<ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.scadacs.org/iram.html" target="_blank">www.scadacs.org/iram.html</a></ext-link>



<ul>
<li>
1 

 
D. J. Jacobs, 
A. J. Rader, 
L. A. Kuhn, 
M. F. Thorpe, 
<source>Proteins 
(2001), 
44, 
150–<lpage>165.</lpage>
</li>
<li>
2 

 
C. Pfleger, 
P. C. Rathi, 
P. C. Rathi, 
D. Klein, 
S. Radestock, 
H. Gohlke, 
<source>J. Chem. Inf. Model. 
(2013), 
53, 
1007–<lpage>1015.</lpage>
</li>
<li>
3 

 
C. Pfleger, 
S. Radestock, 
E. Schmidt, 
H. Gohlke, 
<source>J. Comput. Chem. 
(2013), 
34, 
220–<lpage>233.</lpage>
</li>
<li>
4 

 
S. Radestock, 
H. Gohlke, 
<source>Proteins 
(2011), 
79, 
1089–<lpage>1108.</lpage>
</li>
<li>
5 

 
P. C. Rathi, 
S. Radestock, 
H. Gohlke, 
<source>J. Biotechnol. 
(2012), 
159, 
135–<lpage>144.</lpage>
</li>
<li>
6 

 
H. Gohlke, 
L. A. Kuhn, 
D. A. Case, 
<source>Proteins 
(2004), 
56, 
322–<lpage>327.</lpage>
</li>
<li>
7 


C. Pfleger, 
H. Gohlke, 
<source>Structure 
(2013), DOI:10.1016/j.str.2013.07.012.

</li>
<li>
8 

 
D. M. Krüger, 
P. C. Rathi, 
C. Pfleger, 
H. Gohlke, 
<source>Nucl. Acids Res. 
(2013), 
41, 
W340–<lpage>348.</lpage>
</li>
<li>
9 

<ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.cnanalysis.de" target="_blank">www.cnanalysis.de</a></ext-link>, <ext-link ext-link-type="uri"><a href="http://cpclab.uni-duesseldorf.de/cna" target="_blank">http://cpclab.uni-duesseldorf.de/cna</a></ext-link>.
</li>
<li>
10 

<ext-link ext-link-type="uri"><a href="http://jmol.sourceforge.net/" target="_blank">http://jmol.sourceforge.net/</a></ext-link>
</li>
<li>
11 

<ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.pymol.org/" target="_blank">www.pymol.org/</a></ext-link>
</li>
<li>
12 

<ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/" target="_blank">www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/</a></ext-link>
</li>
</ul>

Artikel

Proteinstabilität webbasiert analysieren

Proteine üben ihre Funktion durch Interaktion mit anderen Biomakromolekülen oder Kleinmolekülliganden aus. Hierzu ist konformationelle Anpassung nötig, um den Bindungspartner zu akkommodieren. Molekulare Erkennung und Katalyse sind auf diese Weise unmittelbar mit der Rigidität beziehungsweise der...

Nachrichten aus der Chemie: Herr Böcking, wenn sie mit ihrem Cabrio fahren, welche Freudenberg-Produkte fallen Ihnen ein?
Jörg Böcking: Alles, was mit Schwingungen zu tun hat, Lager in Fahrwerken, im Motor, Gummimetallteile, bis hin zu komplexen Luftfedern, die die gesamte Karosserie tragen. Dazu Filter für Benzin, für die Zuluft, für den Motor und den Innenraum. Weiter all das, was mit Vliesstoffen zu tun hat, angefangen von der Innenverkleidung bis hin zu Teppichträgern.
Nachrichten: Viele Freudenberg-Geschäftsgruppen haben also einen Bezug zum Auto?
Böcking: Viele, das geht sogar hin bis zu den Haushaltsprodukten, zum Beispiel mit der “klaren Scheibe”. Unsere flexiblen Leiterplatten verbinden Stellmotoren, aber auch LEDs und Steuerungselemente. Je nach Modell sind bis zu 300 Freudenberg-Teile in einem Auto. Man kann die Produktpalette noch weiter fassen: Die Gas- und Ölexploration für Benzin ist für uns als Dichtungshersteller ein weiteres Geschäftsfeld.
Nachrichten: Kommen wir zu Ihnen als Person …
Böcking: Selbstverständlich gibt es auch da Produkte von Freudenberg: Vliesstoffe in Hemdkragen, Versteifungen im Sakko. Das sieht man ja von außen nicht, wie komplex solche Textilien sind.


<h2>Verteilte Entwicklung</h2>
Nachrichten: Jetzt sind Sie Forschungsleiter für das ganze Spektrum von Glitzi-Schwamm bis Erdölförderung. Was können sie in dieser Position erreichen? Gibt es eine zusammenführende Strategie?
Böcking: Freudenberg ist sehr breit aufgestellt und sehr dezentral organisiert. Wir haben viele unterschiedliche Geschäftsgruppen, unterschiedliche Produkte, bedienen unterschiedliche Märkte, nutzen unterschiedliche Technologien. Deshalb erbringen bei uns die Geschäftsgruppen selbst über 90 Prozent der Innovationsleistungen.
Nachrichten: Innovation, das ist Forschung und Entwicklung?
Böcking: Ja, das sind alle Aktivitäten, die im Produktentstehungsprozess anfallen. Die sehr fokussierten Aktivitäten in den Geschäftsgruppen führen dazu, dass diese Segmente ihre Produkte kontinuierlich weiterentwickeln. Nachteil dieser Organisationsform ist, dass Themen, die vielleicht interessant sein könnten, aber nicht genau in ein Segment passen, nicht aufgegriffen werden.
Nachrichten: Wie schaffen Sie Abhilfe?
Böcking: Es gibt verschiedene Möglichkeiten. Ein wichtiges Element ist die Akquisition. Das ist ein ganz solider, ganz effizienter Weg, um in bestimmte Segmente einzusteigen und schnell neue Technologien an Bord zu nehmen.
Nachrichten: Wie sieht dieser Weg konkret aus? 
Böcking: Nehmen wir unsere Medizintechnik. Da haben wir im Jahr 2006 angefangen mit einer Akquisition von Gen-Line. Mit Silikon als Werkstoff war das sehr nah an unserer Materialkompetenz.
Nachrichten: Sie sind über das Material an das Unternehmen gekommen?
Böcking: Ja. Material- und Verarbeitungsprozesse waren uns bekannt, aber wir kannten die spezifischen Anforderungen der Pharma- und Medizinindustrie nicht. Es war ein Einstieg, ein erstes Kennenlernen von Regulatorien, von Freigabeprozessen, vom Arbeiten mit zugelassenen Materialien. Wir hatten vorher keine Erfahrung mit Reinraumproduktion. Im zweiten Schritt haben wir das Unternehmen Helix mit seiner Kompetenz für Extrusion als Produktionsverfahren akquiriert. Mit Apec in Kalifornien kamen hochautomatisierte Prozesse für die Pharmaindustrie hinzu. Mit der Vistamed in Irland haben wir uns in der Wertschöpfungskette deutlich nach vorne bewegt: komplette Katheter und Endoskope. Die jüngste Akquisition brachte uns technisch noch einmal einen Schritt darüber hinaus: Medventure in Louisville produziert nicht nur, sondern gestaltet den kompletten Designprozess von der ersten Idee im Operationssaal beim Chirurgen bis hin zur Serienproduktion von Katheter-Produkten der minimalinvasiven Chirurgie.


<h2>Zentrale Forschung</h2>
Nachrichten: Suchen und finden Sie auch intern Synergien?
Böcking: Selbstverständlich erhöhen wir kontinuierlich unsere Effizienz und verstärken die Verbindung zwischen den Geschäftsgruppen. Ein Element der Zusammenarbeit möchte ich besonders betonen, weil dies viele große Konzerne in der Vergangenheit eliminiert haben: die zentrale Forschung.
Nachrichten: Wie sieht eine zentrale Forschung bei Freudenberg aus?
Böcking: Ein Beispiel ist unsere Materialkompetenz für Elastomere. Elastomere finden Sie in der Dichtungstechnik, bei Öl und Gas, in der Medizintechnik, im Automobil, Elastomere finden Sie in den Haushaltsprodukten.
Nachrichten: Wo trennen Sie Forschung für alle von kundennaher Entwicklung?
Böcking: Wenn wir es rein wissenschaftlich definieren, machen wir keine Forschung; das heißt: keine Grundlagenforschung. Denn wir haben immer eine Anwendung im Kopf. In unserer zentralen Forschung treiben wir Querschnittstechnologien voran und unterstützen den Produktentwicklungsprozess. Beispiel: Wir wollen eine neue Dichtungsgeneration für Öl und Gas. Da gibt es besondere Anforderungen. 30 000 PSI oder 2000 bar und 500 Grad Celsius. Und wir haben noch kein Material, das diese Anforderungen erfüllt. Das ist eine typische Aufgabe für die zentrale Forschung.


<h2>Strukturierte Innovation</h2>
Nachrichten: Und wo entsteht dann richtig Neues?
Böcking: Beim New Business Development. Dort versuchen wir, außerhalb des operativen Geschäfts wirklich von der ersten Idee an neue Geschäfte zu entwickeln. Wir fangen mit Ideen an, die wir von Mitarbeitern, vom Management, von der Familie und von außerhalb sammeln.
Nachrichten: Womit strukturieren Sie das?
Böcking: Wir haben mehrere Ideenscouts; wir haben eine Ressource zentral, die dieses gesamte Ideenmanagement koordiniert und die Prozesse treibt. Wir unterstützen das mit einer weltweiten Kampagne, in der wir Mitarbeiter ansprechen. Und wir arbeiten mit sehr strukturierten Prozessen, indem wir einzelne Themen mit Experten untersuchen. Ganz aktuell haben wir einen Open-Innovation-Prozess gestartet: Mit der Idea-Trophy im Internet wenden wir uns an die Welt außerhalb von Freudenberg. Wenn jemand eine Idee in einem unserer definierten Suchfelder hat, dann würden wir gerne mit ihm daran weiter arbeiten.
Nachrichten: Gibt es da schon Rücklauf?
Böcking: Ein erfolgreiches Projekt, das aus einer Idee eines Mitarbeiters entstand, ist unser Purtex. Was wir hier machen, ist erstmals Textilchemie, ohne einen Stoff, ein Vlies dazu zu verkaufen.
Nachrichten: Sie verkaufen nur das Material, also die Chemikalie?
Böcking: Exakt. Das ist neu für uns. Purtex geht zurück auf unsere sehr lange Erfahrung mit Polyurethanen. Wir haben früher Polyurethan geschäumt, heute produzieren wir Dichtungen aus Polyurethan. Wir setzen es natürlich für Beschichtungen und für Kleber ein. Und daraus entstand die Idee einer Beschichtung für Textilien, der man besondere Eigenschaften anerziehen kann. Zum Beispiel wasserabweisend, erhöhte Dampfdurchlässigkeit, integrierter Flamm- oder Fleckschutz.
Nachrichten: Aber das ist ja nicht so Ihr Metier.
Böcking: Nein. Nein, überhaupt nicht. Deshalb ist das New Business Development auch der richtige Zugang dafür. Das Besondere ist, dass wir auf bestehendes Knowhow zurückgreifen. Wir kennen uns in dieser Chemie sehr gut aus und natürlich wissen wir auch, wie man Textilien beschichtet. Das ist ja unser Kerngeschäft bei den Vliesstoffen. Und jetzt kommt das Schöne: Den Produktionsprozess kennen wir auch bereits; die Anlagen sind bereits vorhanden und werden für Schmierstoffe genutzt.
Nachrichten: Zufall oder geplant?
Böcking: Das war tatsächlich Zufall und hat sich so ergeben. Besonders schön ist, dass es bei dieser Textilbeschichtung mehrere Gewinner gibt. Was wir da ersetzen, das kennen sie als Chemiker.
Nachrichten: Fluorierte Kohlenwasserstoffe.
Böcking: Genau. Wir ersetzen sie mit einer absolut umweltfreundlichen vollkommen unkritischen Chemie. Ein zweites Beispiel ist ein Vliesstoff aus biologisch abbaubaren Materialien. Wir haben ein Verfahren entwickelt, mit dem man synthetische Polymere, die abbaubar, aber auch sehr empfindlich bei der Verarbeitung sind, verspinnen kann. Dieser Produktionsprozess ist jetzt so schonend, dass wir auch Wirkstoffe aus der Medizin einarbeiten können.
Nachrichten: Aber auch hier sind wir jetzt in einem ganz neuen Feld.
Böcking: Ja, jetzt geht es um Drug-delivery-Systeme in der Medizintechnik. Wie bringt man Wirkstoffe im Körper an die Stellen, wo sie tatsächlich am effizientesten wirken? Für biologisch abbaubaren Vliesstoff gibt es viele Anwendungen, zum Beispiel Hämostase oder die Förderung von Knochen- und Knorpelheilung. Wir können flüssige Substanzen für die bessere Knochenheilung in das Vlies einarbeiten und der Chirurg kann es annähen; er kann es anmodellieren; er kann es einlegen. Es ist sichtbar, löst sich später einfach auf und gibt dabei definiert den Wirkstoff ab.


<h2>Trends entdecken und verfolgen</h2>
Nachrichten: Freudenberg integriert aber nicht nur, sondern geht auch mit seinem Kapital fremd.
Böcking: Venture Capital. Das ist ein Kanal der nach draußen geht.
Nachrichten: Warum machen Sie das?
Böcking: Es gibt Themen, bei denen wir noch keine Kompetenzen haben, wo wir aber trotzdem gerne dabei sein möchten. Für Technologie in einer sehr frühen Phase ist Venture Capital ein wunderbares Instrument.
Nachrichten: Plus Kooperationen.
Böcking: Da haben wir zwei Dinge im Fokus: Wir beteiligen uns gerne an öffentlich geförderten Projekten in Konsortien, weil wir alleine nur schwer Trends beschleunigen oder verfolgen können. Wir sind meist darauf angewiesen, dass wir mit Kunden und Lieferanten zusammenarbeiten. Öffentlich geförderte Projekte bieten ein ideales Umfeld, um gerade langfristige Technologieentwicklung voranzutreiben.
Nachrichten: Beispiel Brennstoffzelle?
Böcking: Ja, die Brennstoffzelle. Hier sind wir mit vier Komponenten dabei. Das ist einmal der Vliesstoff im Stack, der die Medien verteilt und den Strom leitet. Das zweite sind Dichtungen. Dann haben wir noch die Filtration der Zuluft, die tunlichst von einigen Schadgasen befreit sein sollte, damit man die Prozesse in der Brennstoffzelle nicht stört.
Nachrichten: Alles Partikelfilter?
Böcking: Nein, auch chemische Filter für Stickoxide, Schwefeldioxid …
Nachrichten: Schwefeldioxid?
Böcking: Genau. Damit der Katalysator nicht verdorben wird. Und die vierte Komponente befeuchtet die Polymermembran; sonst wäre sie gar nicht ionenleitend.
Nachrichten: Die 270 Mitarbeiter der zentralen Forschung und Entwicklung sitzen alle in Weinheim, während die 16 Geschäftsgruppen mit ihren 2000 F+E-Mitarbeitern und die Kunden weltweit verteilt sind. Sinnvoll?
Böcking: Wir haben in der Vergangenheit ganz bewusst hier in Weinheim Kompetenz aufgebaut. Jetzt geht es darum, insbesondere in Ländern außerhalb der EU zu wachsen. Dort werden wir die F+E-Aktivitäten ausbauen und verstärkt mit Hochschulen zusammenarbeiten.
Nachrichten: Haben Sie Kooperationen im Rahmen dieser externen Aktivitäten mit Hochschulen? Wie führen Sie die?
Böcking: Das machen wir auf Institutsebene, nicht auf Hochschulebene, und wir haben dabei auch jeweils klar die Themen definiert.
Nachrichten: Ein häufiges Verfahren?
Böcking: Wir haben heute in Deutschland über 150 Aktivitäten an deutschen Hochschulen. Das ist schon viel. Wir vergeben auch zwei Wissenschaftspreise. Einen an der Universität Heidelberg und einen am KIT in Karlsruhe.
Nachrichten: Und wer hat nun all diese Verzweigungen und Verästelung zusammen mit dem großen Ganzen im Blick? Wer schaut nach rechts und links?
Böcking: Das ist eine strategische Aufgabe in unserem Unternehmen. Deshalb haben wir die Position des CTO für die Gruppe neu geschaffen.


<h2>ZUR PERSON</h2>
Jörg Böcking ist Chief Technology Officer (CTO) der Freudenberg-Gruppe. Er verantwortet Konzernforschung, Venture Capital und New Business Development.
Er studierte Maschinenbau an der Technischen Universität Darmstadt und promovierte dort.
Böcking hält einen Abschluss als Executive MBA für Technologiemanagement der HSG St. Gallen und der RWTH Aachen.


<h2>Das Unternehmen Freudenberg</h2>
Freudenberg ist eine Unternehmensgruppe in Familienbesitz. 16 Geschäftsgruppen betreuen die Automobilindustrie, den Maschinen- und Anlagenbau, die Textil-, Bau-, Bergbau- und Schwerindustrie sowie die Energie-, Chemie-, Öl- und Gasindustrie mit ungefähr 37 000 Mitarbeitern in 57 Ländern. Das etwa vor über 160 Jahren von Carl Johann Freudenberg gegründete Unternehmen gehört heute dessen zirka 320 Nachkommen.
Das operative Geschäft liegt in der Hand von selbstständigen Gesellschaften, deren Geschäftsleiter eigenverantwortlich handeln. Die Unternehmen sind zu Geschäftsgruppen zusammengefasst. Die Freudenberg &amp; Co. Kommanditgesellschaft führt den Konzern strategisch. Unter ihrem Dach führt die Freudenberg SE als Muttergesellschaft operativ.


<h2>DNA-Sequenzierung in Europa</h2>
Beijing Genomics Institute (BGI), eines der größten DNA-Sequenzierunternehmen der Welt, geht verstärkt nach Europa. In Prag entsteht das erste BGI-Zentrum für pränatale Diagnostik in Europa. Es ergänzt die erst kürzlich entstandenen Kopenhagener BGI-Genomforschungslabore. In der Türkei kooperiert BGI mit Universitäten in Istanbul und Cankiri zu Human-, Pflanzen- und Nutztiergenomik, in medizinischer und klinischer Forschung sowie beim internationalen Olivengenomprojekt.
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<h2>Wissenschaftszeitschriften</h2>
Im Jahr 2014 starten die britische und die chinesische chemische Gesellschaft zwei neue gemeinsame Zeitschriften. Jede erhält ein auf dem entsprechenden Gebiet führendes chinesisches Institut als Partner. Bei Inorganic Chemistry Frontiers ist das die Hochschule für Chemie und Molekültechnik der Peking-Universität, bei Organic Chemistry Frontiers ist es das Schanghai-Institut für organische Chemie der chinesischen Akademie die Wissenschaften. Weitere chinesisch-britische Zeitschriften sollen folgen.
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<h2>Alkane aus Cyanobakterien</h2>
Stoffwechselwege in Cyanobakterien, die natürlich Membran- oder Speicherlipide bilden, erzeugen künstlich Alkane. Schlüsselenzyme sind dabei eine Fettsäure-ACP-Aldehyd-Reduktase und eine Aldehyd-deformylierende Oxygenase. Den Weg fanden Forscher des Instituts für Bioenergie und Bioprozesstechnik in Tsingtao durch gentechnische Methoden.
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Rolf D. Schmid, <ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.window-to-china.eu" target="_blank">www.window-to-china.eu</a></ext-link>


<h2>Mehr Forschung</h2>
Die Investitionen deutscher Unternehmen in Forschung und Entwicklung (F+E) werden im Jahr 2013 schwächer zunehmen als in den Jahren zuvor. Etwa ein Drittel der vom Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft befragten Unternehmen wollen weniger für F+E ausgeben. Bei Chemieunternehmen ist dies nur noch ein Sechstel statt einem Drittel wie im Jahr zuvor. Bei Pharma stieg der Anteil der Reduzierer von etwa 20 % auf 30 %.
 Knapp 70 % der Chemie- und Pharmaunternehmen wollen die F+E-Aufwendungen erhöhen. Bei Informations- und Kommunikationstechnik sowie Dienstleistungsunternehmen beträgt der Anteil derjenigen, die mehr für F+E ausgeben wollen, weniger als 50 %. Die Industriebranchen Maschinenbau, Elektrotechnik und Kraftfahrzeugbau liegen ungefähr im Mittel.
Der F+E-Frühindikator des Stifterverbands für die Deutsche Wissenschaft liegt zwar weiterhin im Plus, nimmt aber bereits das dritte Jahr in Folge ab. Er beruht auf Einschätzungen von 937 Unternehmen, die der Stifterverband im zweiten Quartal befragt hatte.

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