Prof. Thomas Dandekar dandekar@biozentrum.uni-wuerzburg.de Bioinformatik Prof. Thomas Dandekar dandekar@biozentrum.uni-wuerzburg.de

Literatur Arthur M. Lesk „Bioinformatik“ Edda Klipp „Systems Biology“ Hansen, Andrea „Bioinformatik“ Bioinformatik : Ein Leitfaden für Naturwissenschaftler Taschenbuch – neueste Version 4. Oktober 2013; Web-Links im Anhang wichtig Lernziel: einfache Analysen, insbesondere Sequenzanalysen, selbst durchführen Arthur M. Lesk „Bioinformatik“ Bioinformatik, Eine Einführung, Spektrum, 2003. Zusammenhänge, Proteinstruktur, schöne Weblems und Problems Edda Klipp „Systems Biology“ Systems Biology: A Textbook, 2nd Edition Klipp, Wolfram Liebermeister, Christoph Wierling, Axel Kowald ISBN: 978-3-527-33636-4; 504 pages, May 2016, Wiley-Blackwell

Bioinformatik  Computational Biology  molekulare Ursachen

Literatur Guter Einstieg in die Bioinformatik Vorbereitung für die Klausur ISBN: 978-3662546970

Wie verstehe ich Bioinformatik? (Alorithmen und Design der Zelle) Was ist das Faszinierende an Bioinformatik? Digitales Zeitalter, Zeitalter der molekularen Medizin, Big Data (Omics)

Daten sammeln  Datenbanken Literatur: NCBI Website: MEDLINE Sequenzen: Genbank (und EMBL Datenbank) Protein-Protein Interaktionen: PlateletWebKnowledgebase STRING Datenbank 2. Daten untersuchen  Programme schreiben  Programme anwenden Sequenzvergleich mit BLAST 3. Daten verstehen  Simulationen (Nachschlagen: KEGG) Metabolismus (YANA Stoffwechselfluss) regulatorisches Netzwerk erstellen (Cell Designer) regulatorisches Netzwerk simulieren (SQUAD)

Auffinden von Informationen, z.B. über BRCA1  mit NCBI

Sequenzen, Krankheiten, Lokalisation, Funktion, Publikationen, … http://www.ncbi.nlm.nih.gov/

 als FASTA-File ausgeben lassen www.ncbi.nlm.nih.gov/

sequence to sequence comparison? Good question: How can I do really fast my sequence to sequence comparison?

z.B. BRCA1 in Maus zu 56% identisch – das Alignment zeigt die einzelnen Positionen zwischen Mensch und Maus

Can I be sure that my protein sequence has no critical mutation? Good question: How Can I be sure that my protein sequence has no critical mutation? Answer: Check-out Prosite at the Swiss Bioinformatics Institute!

http://prosite.expasy.org/

What's in a Genome

the function of an RNA sequence? Good question: How do I find out the function of an RNA sequence? Database? Software? Name and explain both by two specific details (6 points)!

Vorlesung 2: Transcription Datenbanken: RFAM:. http://rfam. sanger. ac Vorlesung 2: Transcription Datenbanken: RFAM: http://rfam.sanger.ac.uk/   Programme: RNAfold: http://rna.tbi.univie.ac.at/cgi-bin/RNAfold.cgi http://www.tbi.univie.ac.at/~ivo/RNA/tutorial/node3.html#SECTION00031000000000000000 mFold: http://mfold.rna.albany.edu/?q=mfold RNAanalyzer: http://rnaanalyzer.bioapps.biozentrum.uni- wuerzburg.de/ Riboswitch Finder: http://riboswitch.bioapps.biozentrum.uni-wuerzburg.de/

RNA secondary structures The RNA secondary structure with the lowest energy can be calculated: UNAfold/mFold RNAFold RNAStructure

Ribozymes Catalytic RNA 9/29

Auffinden von funktionellen RNA  mit RFAM z. B Auffinden von funktionellen RNA  mit RFAM z.B. Streptococcus pyogenes STPY1

Ergebnis? Ein Purin-Riboswitch an Position 1276-1371

 mit RNA Analyzer, z.B. cathepsin

 mit RNA Analyzer, z.B. cathepsin

 mit RegRNA 2.0

Pathways systematischer Stoffwechselvergleich: Elementarmodenanalyse

Pathways systematischer Stoffwechselvergleich: Elementarmoden Biologisch angewandt

Computational Biology AG Dandekar modelling regulatory and metabolic networks genome annotation; RNA regulation; protein sequences & structures; metabolic networks and their modelling Boolean modelling and semiquantitative models of cellular interactions AG Naseem Synthetic Biology (Dr. Bencurova) Molecular Dynamics (Dr. Sarukhanyan) AG Dittrich interactomics AG Müller statistics in biology (enterobacteria, proteomics, modules) AG Wolf phylogeny AG Schultz evolutionary biology (phylogeny, proteins, language) AG Keller Metagenomics and transcriptomics CCTB Four Juniorprofessors: Imaging (Kollmannsberger), Cellular Simulations (Matthäus), Ecosystem Modelling (Cabral), GWAS (Korte)

Network reconstruction (differential expression, epigenetics, annotation… statistics, Bayesian reasoning, sequence analysis…) Network topology (metabolic networks: cancer, isotope labeling graph based approaches, I-graph) Network analysis (metabolism and global regulation, protein interaction networks and RNAi, signalling networks ODEs, interpolation, attractors…)

Boolean network models Liver cell IL6 (rot): liver cells alive Kupffer cell Schlatter et al., Brief Bioinf, 2011

How to simulate the impact of a signal on the network behavior? 2 1 3 5 6 4 5/28 Signalling example: Pst DC3000 attacks Arabidopsis Naseem et al., Plant Cell 2012

Daten sammeln  Datenbanken Literatur: NCBI Website: MEDLINE Sequenzen: Genbank (und EMBL Datenbank) Protein-Protein Interaktionen: PlateletWebKnowledgebase STRING Datenbank 2. Daten untersuchen  Programme schreiben  Programme anwenden Sequenzvergleich mit BLAST 3. Daten verstehen  Simulationen (Nachschlagen: KEGG) Metabolismus (YANA Stoffwechselfluss) regulatorisches Netzwerk erstellen (Cell Designer) regulatorisches Netzwerk simulieren (SQUAD)