Bioinformatik an der FH Bingen

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1 Bioinformatik an der FH Bingen Prof. Dr. Antje Krause

2 Wie alles begann erste Proteinsequenz (nach 12 Jahren Arbeit) veröffentlicht (Insulin vom Rind) Frederick Sanger MALWTRLRPLLALLALWPPPPA RAFVNQHLCGSHLVEALYLVCG ERGFFYTPKARREVEGPQVGAL ELAGGPGAGGLEGPPQKRGIVE QCCASVCSLYQLENYCN DNA-Doppelhelix James Watson & Francis Crick 1960 erste Proteinstruktur Myoglobin 1mbn 2

3 wie es weiterging Atlas of Protein Sequence and Structure Margaret O. Dayhoff 1970 globales paarweises Alignment Needleman & Wunsch 1981 lokales paarweises Alignment Smith & Waterman 3

4 ...und weiter Brookhaven Protein DataBank 1974 GenBank PDB 4

5 ...und weiter Bakteriophage φx174 komplett sequenziert (11 Gene in 5386 Basen) 1977 DNA-Sequenzierung Maxam, Gilbert & Sanger 5

6 weiter Datenbanksuche Wilbur & Lipman 1985 FASTP & FASTN Lipman & Pearson 1988 FASTA Pearson & Lipman 1990 BLAST Altschul &... & Lipman 1986 Swiss-Prot Datenbank 6

7 ...und weiter erster Sequenzierautomat von Applied Biosystems 1988 CLUSTAL Higgins et al Start der Human Genome Initiative 1988 Gründung National Center for Biotechnology Information (NCBI) 1994 Gründung European Bioinformatics Institute (EBI) 7

8 ...und weiter Sequenzierung von ESTs (Expressed Sequence Tags) 1994 erster kommerzieller DNA-Chip von Affymetrix 8

9 ...und es wird weiter sequenziert... Jahr Spezies Genom (bp) Gene (proteinkodierend) 1995 Haemophilus influenza Mycoplasma genitalium Saccharomyces cerevisiae Escherichia coli Caenorhabditis elegans Drosophila melanogaster Arabidopsis thaliana ca ca Homo sapiens Mus musculus

10 ...und weiter......immer schneller immer mehr Sequenzen zu immer geringeren Kosten Next Generation Sequencing solid-next-generation-sequencing/next-generation-systems/solid4hq.html

11 ...und weiter Archon X Prize für Genomics ausgeschrieben: 10 Millionen $ für das erste Team, das eine Methode bzw. ein Gerät entwickelt, mit dem das Genom von 100 Menschen in 10 Tagen sequenziert werden kann Randbedingungen: nicht mehr als ein Fehler pro Basen mindestens 98% des Genoms abgedeckt maximale Kosten von $ pro Genom Oktober 2010 Pilotphase 1000 genomes project abgeschlossen 11

12 ...und weiter?

13 Was ist Bioinformatik? Im weitesten Sinne: Nutzung von Methoden der Informatik (und der Mathematik) zur Analyse und Interpretation molekularbiologischer, genetischer, biotechnologischer, biochemischer, pharmazeutischer und medizinischer Daten 13

14 Was ist Bioinformatik? Bioinformatics Entwicklung von Software und Datenbanken zur Organisation und Visualisierung biologischer Daten? Schwerpunkt Datenanalyse? mehr Informatik? Ingenieurstätigkeit? Fachhochschule? Computational Biology Entwicklung effizienter Algorithmen zur Beantwortung biologischer Fragen? Schwerpunkt Dateninterpretation? mehr Biologie? Wissenschaft? Universität? 14

15 ...und weiter? von der Untersuchung des Genoms, Transkriptoms, Proteoms, Metaboloms... zum Verständnis des gesamten Systems Systembiologie zum Bau neuer Systeme (Mycoplasma laboratorium, erster synthetischer Organismus, patentiert 2007) Synthetische Biologie 15

16 Bioinformatik in Deutschland 1989: Naturwissenschaftliche Informatik, Uni Bielefeld 2009: 438 Studienanfänger an Universitäten und 54 an Fachhochschulen (siehe Statistisches Bundesamt) 2010: Bachelorstudiengänge Bioinformatik Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Freie Universität Berlin Goethe-Universität Frankfurt Universität des Saarlandes Eberhard-Karls-Universität Tübingen Technische- & Ludwig-Maximilians-Universität München Fachhochschule Gießen-Friedberg Fachhochschule Bingen 16

17 ...und weiter? etliche Bioinformatikstudiengänge wurden in den letzten 10 Jahren eingerichtet und wieder eingestellt bzw. in die eine (Biotechnologie, Biologie) oder andere (Angewandte Informatik) Richtung verschoben 2008 Master Bioinformatik und Systembiologie Universität Freiburg bisher kein Bachelor Systembiologie bzw. Synthetische Biologie in Deutschland 17

18 Warum Bioinformatik an einer FH? qualitativ hochwertige und zuverlässige wissenschaftliche Software fehlt in den Laboren gebrauchsfertige Datenbanken müssen auf Dauer Excel-Sheets ersetzen Laborabläufe werden zunehmend automatisiert, die Arbeit verschiebt sich zu Computeranalysen das ist nur zum Teil Aufgabe von Biologen und Mediziner und auch nicht von reinen Informatikern ohne biologisches Fachwissen Herausforderung Inter-(oder Multi-)disziplinarität 19

19 Warum Bioinformatik an einer FH? (Science 2006, 314(5807): ) Retraction: Measures of Clade Confidence Do Not Correlate with Accuracy of Phylogenetic Trees (PLoS Comput Biol 2007, 3(7):e158) 20

20 Warum Bioinformatik an einer FH? Mistaken Identifiers: Gene name errors can be introduced inadvertently when using Excel in bioinformatics (BMC Bioinformatics 2004, 5:80) 21

21 Diplom- und Bachelorarbeiten Heidelberg Einbeck Mainz Berlin / Frankfurt 115 Absolventen Martinsried bei München Bremen Heidelberg / Hinxton (UK) Limburgerhof Wien Penzberg bei München Neustadt 22

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23 Prof. Dr. Antje Krause Bioinformatik Fachhochschule Bingen Berlinstr Bingen am Rhein Tel: 06721/