Neurologische Krankheiten (z. B. Depression, Schmerz, Alzheimer) werden häufiger und erfordern neue Therapien. In diesem Vorhaben werden Computermodellierung und künstliche Intelligenz zur Erarbeitung von Strategien für die Entwicklung neuer Medikamente ohne schädliche Nebenwirkungen eingesetzt. Es wird die Funktion von Opioidrezeptoren, einer Untergruppe der großen Familie von G-Protein gekoppelten Rezeptoren, die von unterschiedlichen Substanzen aktiviert werden können (z. B. Opioide, Cannabinoide, Dopamin, Serotonin) untersucht. Nach der Bindung eines Wirkstoffs wird die dreidimensionale Rezeptorstruktur verändert und nachfolgend die Aktivierung von Signalmolekülen (z. B. G-Protein-Untereinheiten, Ionenkanäle) ausgelöst. Das Projekt betrachtet insbesondere Änderungen der Rezeptorstruktur und -funktion in krankhaft verändertem Gewebe (bei Entzündung). Das langfristige Ziel ist die Entdeckung neuer Substanzen, die ausschließlich Rezeptoren in erkranktem, nicht jedoch in gesundem Gewebe aktivieren. Dafür werden Methoden und Expertise aus Mathematik/Bioinformatik (Weber, Zuse Institut Berlin; Bahl, Institute for Protein Innovation Boston), Biochemie/Immunologie/Strukturbiologie (Stein, Charité Berlin; Meijers, Institute for Protein Innovation Boston), Pharmakologie und klinischer Medizin (Stein) kombiniert. In diesem Teilprojekt (Weber) werden Voraussagen auf Basis von in silico-Untersuchungen für die Steuerung biochemischer Experimente getroffen. Die Computermodelle werden durch gewonnene Erkenntnisse verbessert.