Medizinische Bioinformatik
und Systembiologie



German/Russian Network


Sino/German Network

Analyse und Visualisierung biologischer Netzwerke
WiSe 13/14

Veranstaltungsdaten

Dozent Dr. Benjamin Kormeier
Vorlesung Do. 16 - 18 Uhr in D5-113
Umfang 4 SWS (10 LP)
Beleg-Nr. 392250

Veranstaltungssinhalt

Motivation

Das Ziel der Biologie ist es, zu verstehen, wie ein Organismus und speziell der Mensch funktioniert. Dafür reicht es nicht zu wissen, aus welchen Bestandteilen ein Organismus besteht, sondern man muss erst kleine Zusammenhänge zwischen den Bestandteilen erkennen und diese dann immer wieder zu größeren verknüpfen, um zum Schluss ein Netzwerk aus Beziehungen und Abhängigkeiten zu erhalten, das die Funktion einer Zelle oder sogar eines Organismus beschreibt. Die Menge der Daten über Gene, Proteine und Enzyme steigt jeden Tag. Auch die Kenntnis über bestimmte Abläufe in Zellen und Organismen wächst stetig, ebenso wie das Wissen über Krankheiten. Modelle von biochemischen Pathways, wie metabolischen Netzen, Signalübertragungswegen und genregulatorischen Netzen, sind das Ergebnis der Zusammenführung von bestimmten Daten und der Modellierung ihrer Abhängigkeiten. Doch oft kann man die biochemischen Pathways, die in Datenbanken gespeichert sind, nicht für weitere Analysen nutzen, da die Abhängigkeiten nicht als mathematisches Modell, sondern als Graphik mit zusätzlichen Informationen gespeichert sind. Die Modellierung von biochemischen Pathways muss also so erfolgen, dass man die erzeugten Modelle editieren, analysieren und simulieren kann. Nur so können diese weiterentwickelt und weitere Informationen aus den Modellen gewonnen werden. Zudem ist es wichtig, dass die Modelle leicht verständlich und graphisch darstellbar sind, ohne Einbüßung einer gewissen mathematischen Mächtigkeit.

Ziel

Das Ziel dieses Projektes ist es ein Konzept zu entwickeln, dass es ermïglicht biochemische Pathways als Netz zu modellieren und zu visualisieren. In dem Netz-Modell eines Pathways sollen die Verbindungen und Abhängigkeiten zwischen kleinen Molekülen, Enzymen, Proteinen, Genen, Krankheiten, (als) Reaktionen und Interaktionen beschrieben werden. Dafür braucht man natürlich die entsprechenden Daten aus bestimmten biologischen Datenbanken. Die schon vorhandenen Datenquellen sollen dabei aktualisiert werden. Weiterhin sollen neue Datenquellen für detaillierte Modelle angebunden werden. Dabei soll auf bereits vorhandenes Werkzeug im Bereich der Visualisierung und eine umfangreiche Infrastruktur für Datenintegration zurückgegriffen werden.

Weiterführende Links

Voraussetzung

  1. Datenbankkenntnisse (Anwendungen, SQL)
  2. Exzellente Java Kenntnisse (JSP, JSF ,Swing, Hibernate)
  3. Web 2.0 Kenntnisse (HTML, Javascript, Ajax)
  4. Themenspezifisches Hintergrundwissen (biologische Grundlagen)
  5. Bearbeitung englischsprachiger Fachliteratur

Literaturempfehlungen