BCDS - Biochemische Datenbanken und Software

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1 BCDS - Biochemische Datenbanken und Software Seminarinhalte Bioinformatische Genom- und Proteomanalyse Literaturrecherche und Zitation Naturwissenschaftliche Software Termine 25. Mai, 1. Juni, 8. Juni, 15. Juni jeweils um 09:30 Uhr Credit Points 2 CP für Anwesenheit bei allen 4 Terminen 3.5 CP zusätzlich Hausarbeit über selbstgewähltes Thema Nukleinsäuredatenbanken BCDS Seminar SS 13 May 25, / 16

2 Nukleinsäuren Nuklein-, da erstmals aus Zellkernen isoliert -säuren wegen enthaltenen Phosphatbausteinen Nukleinsäuren sind Biopolymere Monomer: Desoxyribose (DNS) bzw. Ribose (RNS), Base (TGAC bzw. UGAC) und Phosphatgruppe. Polarität: 5 -Phosphat 3 -OH Nukleinsäuredatenbanken BCDS Seminar SS 13 May 25, / 16

3 dsdna und ssrna Erbsubstanz: Doppelsträngige DNA 2 ssdna bilden Watson/Crick-Basenpaare (bp): A = T G C Strukturbildung: dsdna-helices, ssrna-schlaufenhybride Nukleinsäuredatenbanken BCDS Seminar SS 13 May 25, / 16

4 Andere Hybride Primer: ss-oligomer, Replikationsinitiator, DNA-Komplementsynthese Sonden: Oligomer gebunden an radioaktives/fluoreszierendes Markermolekül oder an Mittlermoleküle die ihrerseits z.b. an Antikörper binden Nukleinsäuredatenbanken BCDS Seminar SS 13 May 25, / 16

5 Kodierung Transkription: ssdna antiparallele ss-mrna Translation: ss-mrna Polypeptid Triplett: 3 Basen kodieren eine Aminosäure Offener Leserahmen: Beinhaltet (protein-)(cds) Nukleinsäuredatenbanken BCDS Seminar SS 13 May 25, / 16

6 Gene Eukaryotisches Gen: UTR, Introns, CDS Der offene Leserahmen (ORF) sitzt zwischen 5 -UTR und 3 -UTR Das Gen wird von ssdna zu ss-mrna transkribiert unreife mrna besitzt 5 -CAP und 3 -Poly-A-Schwanz. Schutz vor Abbau, Transport aus Zellkern, Andocken an Ribosomen. Nukleinsäuredatenbanken BCDS Seminar SS 13 May 25, / 16

7 mrna Spleißen: Introns ausgeschnitten + Exons unterschiedlich zusammengesetzt Regulation: Antisense-RNA, RNA-Interferenz, RNA-Edition Translation: Polypeptidsynthese im Ribosom Abbau oder Zwischenlagerung reifer mrna Nukleinsäuredatenbanken BCDS Seminar SS 13 May 25, / 16

8 Nichtkodierende Nukleinsäure Genom: Gene + Junk-DNA? DNA-Segmente ausserhalb Gensequenz mit biol. Funktion Beispiele: trna, rrna, Promotoren, Enhancer/Silencer, Erkennungsmotive für DNA-bindende Proteine,... ENCODE-Projekt: Enzyklopädie von DNA-Elementen Ziel: Annotation aller proteinkodierender Gene, Pseudogene, nichtkodierender transkribierter Loci im menschlichen Genom und Katalogisierung der Transkriptionsprodukte inklusive Spleiß-Isoformen. Nukleinsäuredatenbanken BCDS Seminar SS 13 May 25, / 16

9 Weitere Nukleinsäuren cdna: aus reifer mrna hergestellte komplementäre DNA ESTs: Teilweise sequenzierte cdna, Genausschnitte ohne regulatorische Elemente ESTs können als Gensonden dienen Nukleinsäuredatenbanken BCDS Seminar SS 13 May 25, / 16

10 Künstliche Gene dsdna-synthese: Genoptimierung zur Steigerung der Genexpression ( Codon usage) Automatisierte ex vivo Synthese Gerichtete Evolution: Synthetische Libraries statt Mutagenese, DNA-Shuffling Nukleinsäuredatenbanken BCDS Seminar SS 13 May 25, / 16

11 Nukleinsäuredatenbanken Europäisches Bioinformatik-Institut (EBI) Erste Anlaufstelle: ENA: Europäisches Nukleotid-Archiv GXA: Gene Expression Atlas US-Zentrum für Biotechnologische Informationen (NCBI) Erste Anlaufstelle: GenBank: wie ENA RefSeq: Annotierte Nukleinsäuresequenzen Nukleinsäuredatenbanken BCDS Seminar SS 13 May 25, / 16

12 Genkartierung Lineare Anordnung der Gene im Genom Genetische Karte: Reihenfolge [centimorgan] physikalische Karte: Abstände [Mikrometer] Vorher: Genomsequenzierung Contig: Satz überlappender DNA-Fragmente (reads) ENSEMBL: Annotierte Genome versch. Organismen (NCBI-Pendant: ENTREZ) Nukleinsäuredatenbanken BCDS Seminar SS 13 May 25, / 16

13 Aufgabenteil Besucht schaut euch dort um und sucht nach Datenbanken für die bisher erläuterten Nukleinsäuren. Anschließend stellt jeder eine Datenbank vor. Nukleinsäuredatenbanken BCDS Seminar SS 13 May 25, / 16

14 Aufgabenteil Besucht ENCODE, schaut euch dort um und öffnet dann den UCSC Genome Browser. Auf welchem humanen Chromosom landet ihr? Sucht nach dem Gen für COX-1, auf welchem Chromosom befindet es sich? Nukleinsäuredatenbanken BCDS Seminar SS 13 May 25, / 16

15 Aufgabenteil Besucht ENSEMBL, schaut euch dort um und führt dieselbe Suche durch. Wieviele Transkripte von COX-1 gibt es beim Menschen? Nukleinsäuredatenbanken BCDS Seminar SS 13 May 25, / 16

16 Aufgabenteil Besucht GXA und probiert den Baseline Atlas Prototypen aus. In welchem Organ von Frauen befindet sich das Genprodukt von SLC34A1, wie ist dessen Expressionslevel und welche biologischen Funktionen besitzt es? In wievielen Spezies wird dieses Gen gefunden? Nukleinsäuredatenbanken BCDS Seminar SS 13 May 25, / 16

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