Ausarbeitung - Abteilung Datenbanken Leipzig

7. Datenbanken in derBioinformatik
DieBioinformatikbeschäftigt sich mitMethodenzurUntersuchung vonProblemender
Molekularbiologie auf Computersystemen. AufGrundderdabeianfallenden sehrgroßen
Datenmengen undumfangreichen Datenanalysen, sind Datenbanken inderBioinformatik
vongroßerBedeutung.
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7.1Verwendungvon Datenbanken in den verschiedenen Problemfeldern
derMolekularbiologie:
Sequenz-Datenbanken zurDNA-AnalyseundSequenzierung
Ziel derSequenzierung istdie Ermittlung derkodierenden undnicht-kodierenden Bereiche der
DNA-Sequenzeines Organismus. Die durchdie DNA-Analyse-Methoden erworbenenDaten
werdenin Sequenz-Datenbanken verwaltet. DieseDatenbankensindmeistsehrgroßund besitzen
exponentielles Wachstum.
Proteinsequenz- undProteinstruktur-Datenbanken zurStrukturvorhersage
Ein HauptzielderBiologieistdie Strukturvorhersagevon Protein-Molekülenaus ihre
Aminosäuresequenz, da dieFunktioneines Proteins vonseiner3D-Strukturabhängigist. Diese
Vorhersage ermöglichtLaboruntersuchungen einzuschränken.
BeiHomologie-BasiertenAnsätzen werden Aminosäuresequenzen bereitsbekannterProteinemit
derSequenz des unbekannten Proteins verglichen. Fürdiesen Zweckwerden Proteinsequenz-und
Proteinstruktur-Datenbankenaufgebautund andieseÄhnlichkeitsanfragengestellt.
Pathways/Biochemische Pfade
Einbiochemischer Pfad modelliert abstrakteineAbfolge vonchemischen Reaktionen ineiner
Zelle. Metabolische Pfade(Reaktionswege imStoffwechsel) undRegulatorische Pfade
(KontrollmechanismeninderGenexpression, siehe vorheriges Kapitel)sind vonbesonderem
Interesse. Um biochemische Pfadezufinden, werden unteranderemSequenz-Datenbanken
genutzt. DieVerwaltungderdabei gewonnenen Daten geschieht ebenfalls inspeziellen
Datenbanken.
Sequenz-Datenbank zurErmittlung phylogenetischerBäume
DieEvolution geht mit Veränderung derKodierungderProteine derOrganismeneinher.
Umzu entscheiden, wann die EntwicklungderNachfolgereines Organismus auseinander ging,
werdenspezielle Sequenzanalysealgorithmen, die aufModellen derGeschwindigkeitder
VeränderungderKodierungder Proteine beruhen, angewandt.
Man erhältso die Stammbäume, die sog. phylogenetischen Bäume, derOrganismen.
BeiderBerechnung dieserBäume werden oft Sequenz-Datenbanken genutzt.
Genexpressionsanalyse
EinGenwirdoftalsDNA-Abschnittdefiniert, derein Protein kodiert. Die Transkription (siehe
vorheriges Kapitel), insbesonderederStrukturgene, wirdals Genexpression bezeichnet. Mittels
sog. DNA-Chips kann das Expressionsniveaumehrerertausend Gene gemessenwerden, die die
Zelle zueinembestimmten Zeitpunkt exprimiert.
Gesunde undkranke Zellenkönnen an Handdes Expressionsniveau unterschiedenwerden.
Data-Miningwirdgenutztum Gene mit ähnlichen Expressionsmustern inGruppen zusammen
zufassen.