Seminar "Bioinformatik"

Wintersemester 2000/2001

Veranstalter:	Detlef Sieling (GB IV, R. 331, Tel. 2067, Email: )
Termin:	19.-22. Februar 2001 (d.h. in der ersten Woche nach der Vorlesungszeit des Wintersemesters 2000/2001)

Die Bioinformatik ist ein moderneres Teilgebiet der Informatik, in dem, kurz gesagt, die wesentliche Aufgabe darin besteht, effiziente Algorithmen für die bei der Genomanalyse anfallenden Probleme zu finden. Bei der Genomanalyse wird die Folge von Basenpaaren in Chromosomen bestimmt. Mathematisch gesehen, ist das Resultat ein String über einem Alphabet mit vier Buchstaben, da es vier verschiedene Basen in der DNA gibt. Teilstrings hiervon sind "Baupläne" für Proteine; sie beschreiben die Folge von Aminosäuren, die das Protein bilden. Aus den Fortschritten in der Genomanalyse in den letzten Jahren ergeben sich vielfältige algorithmische Aufgabenstellungen, die Anwendungen in der Biologie haben. Im Folgenden werden beispielhaft einige solche Aufgabenstellungen genannt.

Gegeben seien ein Genom und ein Protein. Man möchte herausfinden, an welcher Stelle im Genom sich der "Bauplan" für das gegebene Protein befindet. Mit der Formalisierung des Genoms und der Proteine als Strings wird dies zu einem Mustererkennungsproblem. Da Genome in der Regel sehr groß sind, benötigt man hierfür besonders effiziente Algorithmen.
Die im letzten Absatz beschriebenen Aufgabe wird schwieriger, wenn man nicht nur nach exakt mit dem gegebenen Protein übereinstimmenden "Bauplänen", sondern auch nach Bauplänen für ähnliche Proteine sucht. So möchte man z.B. herausfinden, wie sich Proteine im Laufe der Evolution verändert haben. Die Schwierigkeit besteht darin, überhaupt zu definieren, was "ähnlich" bedeutet, und Algorithmen zu finden, die Ähnlichkeiten erkennen.
Bei der Bestimmung der Folge von Basenpaaren eines Gens wird die DNA des Gens in kürzere Teilstücke zerlegt, für die dann die Folge von Basenpaaren bestimmt wird. Wie erhält man aus diesen Teilfolgen die Gesamtfolge?
Wie kann man aus der Folge von Aminosäuren, die ein Protein beschreiben, auf die räumliche Struktur des Proteins und damit auf die Funktion des Proteins schließen?

Im Wintersemester 2000/2001 findet auch die Vorlesung "Einführung in die Bioinformatik" von Ingo Wegener statt. Es ist geplant, das Seminar so auf die Vorlesung abzustimmen, dass es für die Hörerinnen und Hörer der Vorlesung neuen Stoff bietet, aber dennoch auch für diejenigen offen ist, die die Vorlesung nicht hören.

Das Seminar wird in einem Block in der Woche nach Ende des Wintersemesters stattfinden. Die geplanten Vorträge werden im November auf dieser WWW-Seite bekanntgegeben. Die Vergabe der Vorträge erfolgt dann beim Veranstalter.

12.10.2000 - Detlef Sieling