Dissertation/Thesis Abstract

Squeezing More Information out of Biological Data: Development and Application of Bioinformatic Tools for Ecology, Evolution and Genomics
by Ankenbrand, Markus Johannes, Ph.D., Bayerische Julius-Maximilians-Universitaet Wuerzburg (Germany), 2017, 235; 27766764
Abstract (Summary)

Neue experimentelle Methoden haben die Geschwindigkeit und Masse, in der biologische Daten generiert werden, in den letzten Jahren enorm gesteigert. Eine zentrale neue Technologie ist die Hochdurchsatzsequenzierung von DNA. Diese Technik eröffnet eine ganze Reihe Anwendungsmöglichkeiten in vielen Bereichen der Biologie, einschließlich der Ökologie, Evolution und Genomik. Neben den neuen Möglichkeiten treten jedoch auch neue Herausforderungen auf. So bedarf es spezialisierter Algorithmen und Computerprogramme, um mit der Masse an Daten umgehen zu können. Diese erfordern in der Regel ein fundiertes Training in bioinformatischen Methoden. Ein Weg, die Daten auch Wissenschaftlern ohne diesen Hintergrund zugänglich zu machen ist die Entwicklung von Programmen, die sich intuitiv bedienen lassen.

In meiner Doktorarbeit habe ich Analysen und Programme entwickelt, um einige aktuelle Probleme mit Hochdurchsatzdaten in der Biologie zu lösen. Im Bereich der Ökologie umfasst das die Etablierung der bioinformatischen Methode, um Pollen DNA Metabarcoding durchzuführen. Darüberhinaus habe ich eine Anwendung entwickelt, die es ermöglicht Artgemeinschaften im Kontext ihrer Eigenschaften zu erforschen. Dazu wurden Informationen aus diversen öffentlichen Datenbanken zusammen getragen. Diese können nun automatisch auf bestehende Projekte übertragen und interaktiv analysiert werden. Im Bereich der Evolution ermöglichen die neuen Daten phylogenetische Berechnungen mit multiplen Genen durchzuführen. Um dies für Bakterien zu automatisieren habe ich das Programm bcgTree entwickelt. In den letzten Jahren wurden viele pflanzliche Genome sequenziert. Die Sequenzdaten des pflanzlichen Genoms enthalten auch die des Chloroplasten. Das Programm chloroExtractor unterstützt die gezielte Analyse des Chloroplasten Genoms. Um jedoch die Struktur mehrerer Genome miteinander vergleichen zu können, wird spezielle Software benötigt, die den Vergleich berechnen und visuell darstellen kann. Daher habe ich das Programm AliTV entwickelt. Im Gegensatz zu bestehenden Programmen erlaubt AliTV interaktive Anpassungen der erzeugten Grafik. Das erleichtert es die relevanten Informationen zu finden.

Ein weiteres von mir entwickeltes Programm hilft dabei Transkriptom Daten zu analysieren, auch wenn kein Referenzgenom vorliegt. Dazu werden Informationen zu jedem Transkript, z.B. Funktion und Expressionslevel, in einer Webanwendung aggregiert. Forscher können diese durchsuchen, filtern und graphisch darstellen.

Zusammen eröffnen die entwickelten Methoden und Programme die Möglichkeit, Erkenntnisse über biologische Systeme zu erlangen, die bislang nicht möglich waren.

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Advisor: Keller , Alexander , Junker , Robert
Commitee:
School: Bayerische Julius-Maximilians-Universitaet Wuerzburg (Germany)
School Location: Germany
Source: DAI-C 81/7(E), Dissertation Abstracts International
Source Type: DISSERTATION
Subjects: Bioinformatics
Keywords: Bioinformatic tools
Publication Number: 27766764
ISBN: 9781392413364
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