Computerbaserede metoder spiller allerede nu en afgørende rolle indenfor mikrobiologien, bioteknologien og lægemiddelforskningen. Store internationale sekvens- og strukturdatabaser indeholder information som i mange tilfælde helt kan erstatte eksperimentelt arbejde, og i andre tilfælde bruges til at få langt mere ud af de eksperimentelle ressourcer. Kursets mål er at således give de studerende kendskab til en række nye metoder til molekylær struktur- og sekvensanalyse.
Introduktion til Bioinformatik er et praktisk orienteret kursus, med fokus på anvendelse af metoderne. En stor del af undervisningen består af computer-øvelser, hvor metoderne læres gennem praktisk brug.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Redegøre for hvordan informationen i biologiske makro-molekyler, såsom DNA og protein kan repræsenteres i et elektronisk format.
Redegøre for hvorledes en fælles evolutionshistorie påvirker DNA og protein-skevens, i beslægtede organismer.
Søge efter data i de offentligt tilgængene sekvens- og struktur-databaser, såsom GenBank, UniProt og PDB.
Anvende programmer til visualisering af protein 3D struktur.
Fremstille og kritisk evaluere kvaliteten af DNA- og protein-alignments.
Søge i sekvensdatabaser med alignment-baserede metoder (BLAST) og kritisk evaluere pålideligheden af resultaterne.
Bestemme den sandsynlige biologiske funktion af et ukendt gen eller protein-produkt ud fra sammenligning med kendte gener / proteiner.
Anvende programmer til fremstilling af multiple alignments af grupper af beslægtede sekvenser – herunder af kende forskellen på de to hovedgrupper af algoritmer: globalt optimerende og lokalt optimerende.
Fremstille fylogenetiske træer ud fra multiple alignments.
Fremstille og tolke visualiseringer af informationsindholdet i grupper af beslægtede sekvenser (“logo plots”).
Kursusindhold:
Evolution på DNA-niveau. Taxonomi. Brug af taxonomi-databaser.
Biologisk information. Informationsindhold i biologiske makro-molekyler. DNA sekventering – herunder fejlkilder. DNA sekvens på elektronisk form. Brug af GenBank databasen.
Protein-sekvens. Proteinstruktur-niveauer. Elektronisk repræsentation af protein-sekvens. Kilder til protein-sekvens (translation og direkte sekventering). Brug af UniProt databasen.
Protein-struktur. Protein-struktur bestemmelse. Kvalitet af protein-struktur data. Brug af PDB databasen. Computerbaseret visualisering af protein-struktur.
Parvis alignment. Alignment score, brug af "gaps", substitutions-matricer. Globalt og lokalt alignment.
BLAST. Brug af BLAST algoritmen til søgning i sekvensdatabaser. Kritisk evaluering af søgeresultater. Iterativ BLAST.
Multiple alignments. Brug af heuristiske metoder pga. datakompleksitet. Globalt og lokalt optimerende metoder. Brug af CLUSTAL og DIALIGN2 algoritmerne.
Konstruktion og fortolking af fylogentiske træer ud fra multiple alignments. Brug af NJ algoritmen. Rodfæstede versus ikke-rodfæstede træer.
Vægt-matrice baserede metoder. Søgning med vægt-matrice. Konstruktion og fortolkning af LOGO plots.
