Vorlesung: Einführung in der Bioinformatik

Woher kommen wir? Ressourcenforschung Genomforschung Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) Gatersleben Das IPK hat die Aufgabe, grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung auf den Gebieten der Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung zu betreiben: Die Ergebnisse dieser Arbeit kommen Pflanzenzüchtern sowie der Landwirtschaft zugute. Auch die Nahrungs- und Futtermittelindustrie profitiert von den Resultaten. Untersuchungen zur Nutzung nachwachsender Rohstoffe gewinnen ebenfalls an Bedeutung. Drei Themen bilden den Schwerpunkt der Arbeit: Ressourcenforschung: Erhaltung und Untersuchung der erblichen Vielfalt von Kulturpflanzen sowie ihrer Vorfahren und Verwandten stehen im Mittelpunkt. Grundlage der Arbeit ist eine große Genbank, in der Saatgut von mehr als 100.000 verschiedenen Pflanzen lagert. Schwerpunkte der Sammlung sind Getreide und Hülsenfrüchte. Genomforschung: Hier werden Erkenntnisse über Struktur, Funktion und Evolution des Erbguts gewonnen. Forschungsobjekte sind ebenfalls Nutzpflanzen oder verwandte Arten. Aber auch die Genetik von Pilzen oder Bakterien wird untersucht. Molekulare Physiologie: Wie nutzen Pflanzen die Information des Erbmaterials etwa für die Produktion von Samenproteinen oder Fetten? Das Wissen um die Regulation solcher Vorgänge wird in Zukunft eine gezieltere Pflanzenzüchtung ermöglichen. Ressourcenforschung Genomforschung Molekulare Physiologie

Was ist Bioinformatik? ? Was erwarten Sie von dieser Veranstaltung?

Was ist Bioinformatik? „deutsche“, globale Definition: Quelle: R. Hofestädt. Yearbook Bioinformatics 2004. „deutsche“, globale Definition: Einsatz von Informatikmethoden in der Biologie Beeinflussung der Informatik durch die Biologie (genetische Algorithmen, Neuronale Netze, …) „The common definition of bioinformatics addresses the application of methods and concepts of computer science in the field of biology. Bioinformatics itself currently stresses three main topics. The frst major topic is sequence analysis or genome informatics. Its basic tasks are: assembling, sequence fragments, automatic annotation, and implementation of database systems (EMBL, TRANSFAC, PIR, etc.). The sequence alignment problem still represents the core problem of sequence analysis. However, sequence analysis is not a new topic. It was, and still is, a topic of theoretical biology. Protein design is the second major topic of bioinformatics. There is a strong demand for powerful information systems. Today many different systems, like PIR, PDB or UNIPROT, are available. Major goal of protein design still is to implement a model that will enable the automatic calculation of the 3-D structure, including the prediction of the molecular behaviour, of this protein. Protein design also is not a new research topic. Its roots stem from biophysics and theoretical biology. The third major topic of bioinformatics is metabolic engineering. Its goal is to analyse and synthesise metabolic processes. The basic molecular information of metabolic processes is stored in database systems, like KEGG, WIT, … Metabolic engineering might evolve as far as to construct a Virtual Cell.“

Gliederung der Vorlesung Grundlagen Molekularbiologische Datenbanken Sequenzvergleiche Genom- und Proteomanalyse Expressionsdatenanalyse Phylogenie Perl-Programmierung Molekularbiologische Datenintegration

Literaturhinweise [BB04] H.-J.Böckenhauer, D. Bongartz: Algorithmische Grundlagen der Bioinformatik. Modelle, Methoden und Komplexität. Wiesbaden et al: Teubner Verlag, 2004. [GJ01] C. Gibas, P. Jambeck: Einführung in die Praktische Bioinformatik. Köln: O'Reilly, 2001. [Han04] A. Hansen: Bioinformatik – Ein Leitfaden für Naturwissenschaftler, 2. überarbeitete und erweiterte Auflage. Basel et al: Birkhäuser Verlag, 2004. [Les02] A. M. Lesk: Bioinformatik. Heidelberg et al: Spektrum Akademischer Verlag, 2002. [SMR04] P.M. Selzer, R.J. Marhöfer, A. Rohwer: Angewandte Bioinformatik - Eine Einführung. Berlin et al: Springer Verlag, 2004. Web: http://nar.oxfordjournals.org/content/vol35/suppl_1/ http://nar.oxfordjournals.org/content/vol35/suppl_2/ http://nar.oxfordjournals.org/collections/index.dtl