MDCK-MRP2 - Dkfz

Forschungsschwerpunkt B
Funktionelle und Strukturelle Genomforschung
Redox-vermittelte funktionelle und strukturelle
Änderungen in der Insulinrezeptorkinase
A. Hotz-Wagenblatt
Signalgebung durch Insulin erfordert eine Autophosphorylierung
der Insulinrezeptorkinase (IRK) bei drei Tyr Rückständen,
aber die ATP Bindungsseite wird blockiert gemäß
der berichteten Kristallstruktur 1irk der nativen nicht-phosphorylierten
IRK Domäne. 3D Modelle der IRK-0P Struktur,
die man durch Energieminimierung nach Entfernung der
zwei Ethyl-Quecksilbergruppen bei zwei Cys Rückständen
erhält, unterscheiden sich in wichtigen Details von der ursprünglichen
Kristallstruktur. Die Phosphorylierung der drei
Tyr Rückstände wird bei diesem Szenario durch drei verschiedene
katalytische Aminosäuren (2 Asp, 1 Glu) vermittelt
und involviert keine Bindung von ATP an die ATP
Bindungsseite der IRK-3P Struktur [27].
Bioinformatik-Infrastruktur
P. Ernst, M. Falkenhahn, K.-H. Glatting,
A. Hotz-Wagenblatt, B. Pardon, S. Suhai
In Zusammenarbeit mit der Abteilung Zentrale Datenverarbeitung
(ZDV) haben wir eine umfassende und effiziente
Bioinformatik-Infrastruktur am DKFZ aufgebaut. Neben
unseren eigenen Entwicklungen bieten wir mehr als 250
Softwareanwendungen und mehr als 200 regelmäßig aktualisierte
Datenbanken an. Die Anwendungspakete beinhalten:
HUSAR/GCG, SRS, den Bioccelerator, EMBOSS und
STADEN. Beispiele für die angebotenen Datenbanken sind
die vollständigen EMBL und GENBANK Nukleotiddatenbanken
(täglich aktualisiert), die Proteinsequenzdatenbanken
SwissProt und PIR (wöchentlich aktualisiert) oder
die vollständigen Genome von Organismen wie Mensch,
Maus oder Hefe (regelmäßig aktualisiert). Ferner bieten
wir Benutzerunterstützung (E-mail und Telefonhotline), Kurse
und Workshops an. Es werden zwei Arten von Tutorkursen
angeboten: Einführungskurse über die verfügbaren
Bioinformatikresourcen (monatlich) und Fortgeschrittenenworkshops
über ausgewählte Themen (alle drei Monate).
Unsere Gruppe hat durch die Betreuung des Deutschen
EMBnet Knotens seit 1986 relevantes Know-how im Bereich
der Datenanalyse erworben. Das EMBnet (http://
www.embnet.org/) besteht aus 26 anerkannten Bioinformatikzentren
(Knoten) und bietet der europäischen
Molekularbiologiegemeinde einen Bioinformatik-Service an.
An einem ähnlichen Projekt beteiligen wir uns im Rahmen
des Helmholtz Netzwerks für Bioinformatik (http://
www.hnbioinfo.de), wobei elf deutsche Bioinformatik-
Forschungsgruppen einen bequemen Zugang zu zahlreichen
Bioinformatikresourcen durch ein einziges Webportal
zur Verfügung stellen. Ferner sind wir beteiligt an Datenanalyse
innerhalb des DHGP (Deutsches Humangenomprojekt)
und des NGFN (Nationales Genomforschungsnetzwerk),
z.B. mit den Gruppen von A. Poustka, S.
Wiemann (DKFZ; cDNA2Genome), E. Schmidt,
T. Hankeln (GENENTERPRISE Mainz, ESTAnnotator).
Abteilung B020
Molekulare Biophysik
Entwicklung von web-basierten Oberflächen für
genomisches Computing
P. Ernst, K.-H. Glatting, A. Hotz-Wagenblatt, S. Suhai,
C. del Val
Zusammen mit dem European Bioinformatics Institute (EBI)
haben wir eine benutzerfreundliche WWW Oberfläche
(W2H) (http://genome.dkfz-heidelberg.de/) entwickelt,
die ständig erweitert wird. Das W3H Taskframework ermöglicht
die Ausführung von Compoundjobs unter Verwendung
der Beschreibung von Work- und Dataflows in einer
heterogenen Bioinformatikumgebung mit Hilfe von Metadaten-Informationen.
Den Wissenschaftlern stehen zur Zeit
acht Tasks zur Verfügung; die meisten von ihnen werden
im Kontext von Sequenzannotationen (siehe unten) benutzt,
aber es gibt auch Tasks für phylogenetische Analyse
[28] oder für die Unterstützung im Primerdesignprozess
(PrimerSweep).
Entwicklung von Hochdurchsatz-
Genomannotationswerkzeugen
K.-H. Glatting, A. Hotz-Wagenblatt, S. Suhai, C. del Val
Innerhalb des Taskrahmens in HUSAR wurden zahlreiche
Annotationswerkzeuge entwickelt und implementiert, um
die Hochdurchsatz-Genomannotation zu verbessern [29].
In Zusammenarbeit mit Arbeitsgruppen im NGFN/ DHGP
haben wir eine Task für cDNA Mapping und die Charakterisierung
von cDNAs in voller Länge entworfen (cDNA2Genome),
eine weitere für die halb-automatische Analyse von
EST Sequenzen [30], die die Suche nach funktionellen
Annotationen von neuen Transkriptsequenzen unterstützt
(ESTAnnotator), und eine für die Klassifizierung von Proteinsequenzen
und Funktionsinferenz, wobei verschiedene
Klassifizierungs- und Suchmethoden sowohl der gewöhnlich
verwendeten Proteinfamilien-Datenbanken als auch von
Interpro und Gene Ontology (DomainSweep) kombiniert
werden.
Funktionelle Annotation mit Hilfe von Gene
Ontology
K.-H. Glatting, A. Hotz-Wagenblatt, S. Suhai, C. del Val
In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Dr. Roland
Eils am DKFZ entwickeln wir einen Lernalgorithmus für die
automatische Annotation von Genfunktion mit Hilfe der
Gene Ontology(GO) Datenbank (http://www.
godatabase.org/dev/database/). Mit diesem Ansatz werden
viele der gewöhnlichen Probleme bei der automatischen
Annotation überwunden, wie z.B. unvollständige
oder inkonsistente Annotation oder das Fehlen einer formalisierten
Annotationssprache. Die Hauptstrategie dieses
Ansatzes besteht im Gebrauch von GO-kartierten Datenbanken,
einschließlich Modellorganismus und Domaindatenbanken,
die verläßliche und qualitativ hochwertige
Informationen in strukturierten GO Begriffen enthalten.
Sequenzähnlichkeit, Häufigkeit und unterstützende Informationen
werden aus Datenbanksuchen ausgewählt, um
Punktzahlen für jede funktionelle Kategorie zu vergeben.
Verschiedene Funktionswerte werden durch ein mathematisches
Modell kombiniert und ihre Anwendung zeigte
eine verbesserte Qualität von Annotationen in einem
Trainingsset mit Sequenzen von Hefe, Maus, Drosophila,
C.elegans und Arabidopsis.
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
109