GAUSS – Promotionsprogramm für Umweltinformatik

Georg-August-Universität Göttingen

Titel

Bitte hier Namen im Master angeben

Eröffnungskolloquium

„Environmental Informatics“

Bioinformatik

Burkhard Morgenstern

Institut für Mikrobiologie und Genetik Abteilung für Bioinformatik

Göttingen, Januar 2006

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B. Morgenstern

Definition:

Bioinformatics =

Development and application of Computer Science in Molecular Biosciences

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B. Morgenstern

Bioinformatics in Göttingen

• Chair of Bioinformatics, Faculty of Medicine (E. Wingender)

• Chair of Bioinformatics, Faculty of Biology (B.M.)

• Theoretical Computer Science, Institute of Informatics (S. Waack)

• Göttinger Laboratorium für Genomanalyse G2L (G. Gottschalk)

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B. Morgenstern

www.gobics.de/department.html

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B. Morgenstern

Bioinformatics at Institute of Microbiology and Genetics (since 12/02)

Research focus:

• Algorithm and software development for nucleic acid and protein sequence analysis

• Bioinformatics support for Life Scientists

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B. Morgenstern

Development of software tools:

• Gene discovery• Comparative sequence analysis• Machine learning• Phylogeny reconstruction

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B. Morgenstern

Gene predictions for eukaryotes

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B. Morgenstern

Gene predictions for eukaryotes

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B.Morgenstern

Gene predictions for eukaryotes

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B. Morgenstern

Gene predictions for eukaryotes

Three different approaches:

• Intrinsic: use statistical information about known genes (Hidden Markov Models)

• Extrinsic: compare genomic sequence with known proteins / genes

• Cross-species sequence comparison: search for similarities among genomes

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B.Morgenstern

Gene predictions for eukaryotes

Comparison of genomic sequences

(human and mouse)

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B.Morgenstern

Gene predictions for eukaryotes

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B. Morgenstern

Gene predictions for eukaryotes

AUGUSTUS (M. Stanke)

Gene finding using heterogeneous sources of information

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B.Morgenstern

Gene predictions for eukaryotes

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B. Morgenstern

Algorithms for Sequence Alignment

s1 W T Y I V M R E A Q Y E S A Q

s2 R C L V M R E A Q E W

s3 Y I M Q E V Q Q E R A

s4 A L Y I A M R E V Q Y E S A

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B. Morgenstern

Algorithms for Sequence Alignment

s1 W T Y I V M R E A Q Y E S A Q

s2 - R C L V M R E A Q - E W - -

s3 - - Y I - M Q E V Q Q E R A -

s4 A L Y I A M R E V Q Y E S A -

GAUSS – Promotionsprogramm für Umweltinformatik

Georg-August-Universität Göttingen

B. Morgenstern

Algorithms for Sequence Alignment

s1 W T Y I V M R E A Q Y E S A Q

s2 - R C L V M R E A Q - E W - -

s3 - - Y I - M Q E V Q Q E R A -

s4 A L Y I A M R E V Q Y E S A -

• Conserved motifs functionally important!• Alignment basis for phylogeny reconstruction

GAUSS – Promotionsprogramm für Umweltinformatik

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B. Morgenstern

Algorithms for Sequence Alignment

Detection of regulatory sites for the SCL gene(B. Göttgens et al., 2002)

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B. Morgenstern

Bioinformatics projects related to PEI

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B.Morgenstern

ZfIUmweltinformatik

(Promotionsprogramm im Rahmen von GAUSS)Fokus Fokus

Bio

div

ers

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ner,

Sch

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Tsc

harn

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Ök

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La

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nu

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u, P

rodu

ktio

n

Bioinformatik• Skalentransfermodelle

• Modelle der Morphogenesevon Organen

• Gendatenbanken• Regulatorische Netzwerke• Modelle der Genexpression

•Sequenzanalyse•Phylogenetische Bäume

u.ä.

Ökoinformatik• Skalentransfermodelle

• Struktur und Funktionsmodellefür Biota

• Erweiterte Lindenmayersysteme• Neuronale Netze

• Artificial Life• Biodiversitätsmodelle• Ökosystemmodelle

• RaumbezogeneUmweltinformationssysteme

• Visualisierung• Biometrische Modelle

u.ä.

Geoinformatik• Skalentransfermodelle

• GIS• Remote Sensing

• Modellefür Landnutzungsysteme

• Landschaftsmodelle• Computergestüzte

Kartographie• Modelle

für Wassereinzugsgebiete• Raumbezogene Netzwerke

• Globale Klimamodelleu.ä.

Sprecher Sloboda / N.N. Sprecher KappasSprecher Morgenstern

Datenintegration, Austausch und Scientific Workflows

May

Wiss. Rechnen,Prozessmodellierung

Schaback

Graph. Datenverarbeitung,Artificial Life

N.N.

Algorithmentechniken

Waack

Sensorik und Telematik der Messprozesse

Hogrefe

Polle, Leuschner, Becker, Finkeldey, Schütz, Schäfer, Tscharntke

Klimasysteme, Prozesse, Energiebilanzmodelle

Gravenhorst, Ibrom

Biota, Populationen, Biodiversität, genet. Ressourcen, ökophysiologische Prozesse

Bodensysteme, Prozesse, räumliche Grundwasser- und Stofftransportmodelle, Interaktion Boden-Biota-Klima Beese, Flessa

ZfIUmweltinformatik

(Promotionsprogramm im Rahmen von GAUSS)Fokus Fokus

Bio

div

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Sch

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Tsc

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Ök

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flanz

enba

u, P

rodu

ktio

n

Bioinformatik• Skalentransfermodelle

• Modelle der Morphogenesevon Organen

• Gendatenbanken• Regulatorische Netzwerke• Modelle der Genexpression

•Sequenzanalyse•Phylogenetische Bäume

u.ä.

Ökoinformatik• Skalentransfermodelle

• Struktur und Funktionsmodellefür Biota

• Erweiterte Lindenmayersysteme• Neuronale Netze

• Artificial Life• Biodiversitätsmodelle• Ökosystemmodelle

• RaumbezogeneUmweltinformationssysteme

• Visualisierung• Biometrische Modelle

u.ä.

Geoinformatik• Skalentransfermodelle

• GIS• Remote Sensing

• Modellefür Landnutzungsysteme

• Landschaftsmodelle• Computergestüzte

Kartographie• Modelle

für Wassereinzugsgebiete• Raumbezogene Netzwerke

• Globale Klimamodelleu.ä.

Sprecher Sloboda / N.N. Sprecher KappasSprecher Morgenstern

Datenintegration, Austausch und Scientific Workflows

May

Wiss. Rechnen,Prozessmodellierung

Schaback

Graph. Datenverarbeitung,Artificial Life

N.N.

Algorithmentechniken

Waack

Sensorik und Telematik der Messprozesse

Hogrefe

Polle, Leuschner, Becker, Finkeldey, Schütz, Schäfer, Tscharntke

Klimasysteme, Prozesse, Energiebilanzmodelle

Gravenhorst, Ibrom

Biota, Populationen, Biodiversität, genet. Ressourcen, ökophysiologische Prozesse

Bodensysteme, Prozesse, räumliche Grundwasser- und Stofftransportmodelle, Interaktion Boden-Biota-Klima Beese, Flessa

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B. Morgenstern

Bioinformatics projects related to PEI

Ecology (Forstbotanik: A. Polle, U. Kües): • Coprinus Cinereus (genome sequence

available) • Pleurotus Ostreatus (genome proposal

submitted)

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B. Morgenstern

Bioinformatics projects related to PEI

Coprinus Cinereus genome project:

• Gene prediction using AUGUSTUS (Stanke et al.)

• Identification of proteine families

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B.Morgenstern

Bioinformatics projects related to PEI

Coprinus Cinereus

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B. Morgenstern

Bioinformatics projects related to PEI

Pleurotus Ostreatus

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B. Morgenstern

Bioinformatics projects related to PEI

Developmental Biology (Zoology: E. Wimmer)• Tribolium castaneum genome project

Phylogeny reconstruction (Geobiology: J. Reitner, G. Wörheide)

• Phylogeny of sponges

(DFG project WO 896/6-1)