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Muraca, Gianluca 2019-12

 

Bioinformatik

Bei der Bioinformatik werden biologische Daten von Lebewesen, wie z.B. von Tieren, Menschen etc., verwaltet und analysiert, wodurch Verwandtschaftsverhältnisse zu anderen Lebewesen festgestellt werden können.

Die weltweit größte Datenbank für Sequenzen von Proteinen, ist das National Center for Biotechnology Information (kurz NCBI). Mit Hilfe des Programms basic local alignment search tool (kurz BLAST),welches in lokales und globales Alignment (deutsch=Anordnung) unterteilt wird, können die Verwandtschaftsverhältnisse aufgeklärt werden:

  • Bei dem lokalen Alignment wird die Proteinsequenz vom Lebewesen, wessen Verwandtschaftsverhältnisse gesucht sind, in Dreiersequenzen eingeteilt und dann in der Datenbank nach ähnlichen oder gleichen Proteinsequenzen durchsucht. BLAST ermittelt, mit Hilfe der Parameter scores (deustch=Punktzahl) und E-value (engl. expection value=Erwartungswert), in mehreren Schritten den nächstliegenden Vertwandten. Dabei gilt, damit die Sequenz umso ähnlicher ist, muss der score umso höher sein. Der Parameter E-value berechnet wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, die selbe Sequenz in der Datenbank zu finden. Je kleiner der E-value ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit eine übereinstimmende Sequenz/Teilsequenz mit gleicher Länge und gleichem score in der Datenbank zu finden.

  • Beim globalen Alignment werden mehr als drei Sequenzen benötigt, welche gleichzeitig miteinander verglichen werden. Mit Hilfe der daraus folgenden Proteine, der jeweiligen Seqeunzen, können bioinformatische Programme einen Stammbaum berechnen. Dazu wird zunächst ein Alignment der Sequenzen von den nähesten Verwandten erstellt. Anhand dieses Alignments wird eine Tabelle mit Gemeinsamkeiten und Unterschieden angefertigt, welche als Abstandsmatrix bezeichnet wird. Folglich schließt sich, dass umso weniger Unterschiede vorhanden sind, desto höher die Wahrscheinlichkeit auf eine Verwandschaft ist. 

 

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