Im Rahmen der Vorlesung werden wir uns mit algorithmischen
Problemen beschäftigen, die bei gentechnologischen
und molekularbiologischen Verfahren auftreten. Zunächst werden wir
die molekularbiologischen Verfahren kennenlernen
und die algorithmischen Fragestellungen ableiten.
Dann werden wir Algorithmen für diese Probleme
studieren und sie in den Übungen weiterbehandeln und teilweise implementieren.
Im ersten Teil der Vorlesung werden wir die Sequenzierungstechniken
der Genom-Projekte kennenlernen. Das Ziel der Genom-Projekte ist die Bestimmung
der (DNA) Nukleotid-Sequenzen aller Chromosomen verschiedener Lebewesen.
Hierbei treten eine Reihe von schwierigen algorithmischen Problemen auf
(Rekonstruktion der Sequenz eines Chromosoms aus Teilsequenzen, Verwaltung
von großen Datenmengen und effiziente Suche in Giga-Bytes von Sequenzdaten).
Im zweiten Teil der Vorlesung werden wir uns mit der Interpretation der Sequenzdaten
beschäftigen.
Hierbei werden wir folgende Probleme
studieren:
-
Wie kann man mit Hilfe des Rechners
die DNA-Abschnitte identifizieren, die Gene kodieren?
- Wie kann man Gene miteinander vergleichen
und mit Hilfe ihrer Sequenzen ihre Funktionen bestimmen?
-
Wie kann man krankhafte genetische Veränderungen
identifizieren und lokalisieren?
Im dritten Teil der Vorlesung werden wir dann die
Zusammenhänge zwischen Sequenz, Struktur
und Funktion von RNA-Molekülen und Proteinen kennenlernen. Wir werden
uns vor allem der Frage widmen, wie
man die dreidimensionale Struktur eines Moleküls aus seiner
Sequenz voraussagen kann.
Im letzten Teil der Vorlesung werden wir die
Anwendungen des Computers in der Arzneimittel-
und Wirkstoffentwicklung skizzieren. Wir werden
hierbei intensiv das Problem studieren, wie man Inhibitoren für ein
vorgegebenes Virus-Enzym (z.B. Protease des HIV-Virus)
mit Hilfe des Rechners konstruieren kann.
-optimalen Alignments