Einführung Molekulare Bioinformatik Bernhard Haubold 22. Oktober 2013
Übersicht Was ist Bioinformatik? Kursstruktur
Was ist Bioinformatik? Geschichtliche Entwicklung Information: Speicherung & Übertragung
Historische Entwicklung 1950 s: John Kendrew & Myoglobin Mid 1970 s: Fred Sanger & DNA Sequenzierung Frühe 1980 s: Fred Sanger & Shotgun-Sequenzierung 1985: Genetischer Fingerabdruck 1995: Mycoplasma genitalium Genom 2001: Humangenom (3.2 Gb) 2011: Epigenome
Struktur von Myoglobin Kendrews Nobel Lecture (1960): Even at the first stage of the analysis we made use of an electronic computer, EDSAC I, which though small and slow by modern standards, was at the time one of the very few such instruments in operation in the world... At each sage of the myoglobin analysis the computers employed were among the most rapid available at the time.
1985: Genetischer Fingerabdruck Jeffrey s wife, Susan, was a senior computer officer at Leicester University and it was she who realized the possibilities of the discovery. Joseph Wanbough (1989). The Bloodling
1995: Mycoplasma genitalium Genom Genomgröße? Anzahl der Gene? Codierender Anteil?
2001: Humangenom 3.2 Gb Whole genome shotgun sequencing 2 10 4 Gene 2% des Genoms in Exons Expressionsanalyse
2011: Epigenom Genetische Information, die nicht in der Basenabfolge steht Me-C Modifizierte Histone; z. B. H3K4me3 an TSS aktives Gen
Historischer Trend Anwendungen zur Lösung von Problemen: Myoglobin-Struktur Anwendungen zur Verbesserung von Lösungen: Genetischer Fingerabdruck Paradigmatische Anwendung seit 1995: Genomik Bioinformatik
Journale 1985; CABIOS: Computer Applications in the Biological Sciences 1997; CABIOS Bioinformatics
Gemeinsames Thema: Informationsfluss Zentrales Dogma der Molekularbiologie
Information: Speicherung & Übertragung in vivo DNA RNA Protein in silico Informationstheorie Datenbanken
DNA: Sequenzvergleich Evolutionsgeschichte Wo sind die Gene?
RNA: Quantifikation Transkripte/Gen Signifikante Unterschiede? Anreicherung von Genen
Protein: Funktion Hämoglobin: Kooperative O 2 -Bindung Lac-Repressor: Bindet Lac-Promoter ohne Lactose Histon-Modifikation: Genexpression
Informationstheorie Zentraler Satz: Jede Nachricht kann fehlerfrei durch einen beliebig geräuschbelasteten Kanal übertragen werden. Trick: Redundanz. Redundanz ist das Gegenteil von Entropie Entropie Information
Datenbanken Zentrale Idee: alle Daten werden in Tabellen gespeichert Tabellen können miteinander verknüpft werden (join) Tabellen können abgefragt werden
Kursstruktur 22. 10. Einführung Bernhard Haubold Plön 29. 10. 12. 11. DNA Bernhard Haubold Plön 19. 11. 11. 12. RNA Kurt Fellenberg Borstel 17. 12. 14. 1. Informationstheorie Michael Schellenberger Lübeck 28. 1. 4. 2. Datenbanken Steffen Möller Lübeck
Kursstruktur 22. 10. Einführung (Haubold) 29. 10. Sequenzvergleich (Haubold) 5. 11. Sequenzvergleich (Haubold) + Übung 16:30 12. 11. Sequenzvergleich (Haubold) + Übung 16:30 19. 11. Microarrays (Fellenberg) 26. 11. Microarrays (Fellenberg) + Übung (???) 3. 12. Microarrays (Fellenberg) 10. 12. Microarrays (Fellenberg) + Übung (???) 17. 12. Informationstheorie (Schellenberger) 7. 1. Informationstheorie (Schellenberger) 14. 1. Informationstheorie (Schellenberger) + Übung 16:30 21. 1. Datenbanken (Möller) 28. 1. Datenbanken (Möller) + Übung 16:30 4. 2. Datenbanken (Möller) 11. 2. Fragen zur Klausur (Haubold, Fellenberg, Schellenberger, Möller) 29. 2. Klausurwoche
Webseite des Kurses http://www.inb.uni-luebeck.de/lehre-de/ws1314
Übungen Dienstags 16:30 oder??? Aufgaben am Computer Abgabe eines Plot des Tages
Kontakt Bernhard Haubold: haubold@evolbio.mpg.de Michael Schellenberger: schellenberger@inb.uni-luebeck.de
Resourcen: Bücher Waterman (1995). Introduction to Computational Biology: Maps, Sequences, and Genomes. Gusfield (1997). Algorithms on Strings, Trees, and Sequences: Computer Science and Computational Biology. Durbin, Eddy, Krogh, & Mitchison (1998). Biological Sequence Analysis: Probabilistic Models of Proteins and Nucleic Acids. Haubold & Wiehe (2006) Introduction to Computational Biology: An Evolutionary Approach.
Resourcen: Software bioinformer guanine.evolbio.mpg.de/bioinformer/
Fragen an das Publikum
Ausblick: Sequenzvergleich 29. 10.: Sequenzvergleich mit Alignment (Haubold) 5. 11.: Exakte Textsuche (Haubold) + Übung 16:30 12. 11.: Sequenzvergleich ohne Alignment (Haubold) + Übung 16:30
Zusammenfassung Historische Übersicht; CABIOS Bioinformatics Gemeinsames Thema: Information in vivo DNA RNA (Protein) in silico Informationstheorie Datenbanken