Zentrum für Bioinformatik Hamburg (ZBH)
Bioinformatik - die Anwendung von Methoden aus der Informatik zur Lösung von wissenschaftlichen Fragestellungen der Lebenswissenschaften - hat sich zu einer der Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts entwickelt. So ist der Computer zu einem integralen Bestandteil der modernen molekularbiologischen und pharmazeutischen Forschung geworden.
Die Forschung auf diesem Gebiet ist durch Hochdurchsatzexperimente gekennzeichnet, zum Beispiel Sequenzierung vollständiger Genome, Proteinstrukturbestimmungen, Expressionsprofile, Bestimmung oder Messung molekularer Wechselwirkungen zwischen Biomolekülen. Diese Experimente führen zu großen Mengen komplexer Daten.
Die Bioinformatik ist hier von zentraler Bedeutung, da sie die entsprechenden Software-Tools zur Analyse, Bewertung und Interpretation dieser Daten liefert.
Die Forschung des Zentrums für Bioinformatik Hamburg (ZBH) befasst sich hauptsächlich mit den folgenden Themen:
- Speicherung, Analyse und Interpretation von Genomen und Proteomen
- Proteinstrukturvorhersagen und Proteindesign
- Computer-gestütztes Design von Molekülen und Chemoinformatik
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Genominformatik
Der allgemeine Fokus im Arbeitsgebiet Genominformatik liegt heutzutage bei der Analyse von großen Mengen von Sequenzen (Short Reads), die durch die neuen Sequenzierungstechnologien im industriellen Maßstab produziert werden. Die schnelle Verbreitung dieser Technologien hat zu einer großen Zahl von neuen Anwendungen geführt, durch die wiederum neue wissenschaftliche Probleme in der Analyse und Integration der entstehenden Daten generiert wurden.
Die Arbeitsgruppe Genominformatik arbeitet an der Entwicklung und Anwendung von neuen Algorithmen und Datenstrukturen sowie flexiblen Softwaresystemen, um einige dieser Probleme zu lösen, hauptsächlich im Bereich Assemblierung und effiziente Speicherung von Short Reads. Außerdem arbeitet die Gruppe an Problemen in Bereich des Genomvergleichs, sowie in Anwendungsprojekten mit Kooperationspartnern aus den Lebenswissenschaften an der Analyse von Short Reads, die aus metagenomischen Proben sequenziert wurden.
Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte den Arbeitsgruppenleiter Prof. Dr. Stefan Kurtz (Telefon: +49 (40) 42838 7311).
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Biomolekulare Modellierung
Diese Arbeitsgruppe befasst sich mit klassischen Simulationsmethoden aus der Physik und der Proteinbiochemie. Dabei geht es nicht darum, Modelle zu entwickeln, die alle Eigenschaften eines Proteins berücksichtigen, sondern Modelle, die für spezielle Anwendungsgebiete zu guten Resultaten führen. Diese speziellen Modelle finden Anwendung bei der Vorhersage von Proteinstrukturen und bei der Entwicklung neuer Peptide mit bestimmten biochemischen Eigenschaften. Das Ziel dabei ist es, Methoden aus der Physik mit Evolutionsbiologie und experimentellen Ergebnissen zu verknüpfen.
Für weitere Informationen kontaktieren SIe bitte den Arbeitsgruppenleiter Prof. Dr. Andrew Torda (Telefon: +49 (40) 42838 7331).
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Algorithmisches Molekulares Design
Die Entwicklung neuer bioaktiver Moleküle, wie sie beispielsweise als Wirkstoffe in Medikamenten vorkommen, findet im zunehmenden Maße mit dem Computer statt. Die Entwicklung der dazu notwendigen Softwaresysteme ist der Forschungsschwerpunkt der Arbeitsgruppe AMD am Zentrum für Bioinformatik.
Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte den Arbeitsgruppenleiter Prof. Dr. Matthias Rarey (Telefon: +49 (40) 42838 7351).
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Theoretische und computergestützte Chemie
Viele chemische Fragestellungen lassen sich rein experimentell nicht oder nur schwer beantworten. In solchen Fällen bietet die Theoretische Chemie die Möglichkeit, Antworten mit Hilfe von mathematischen Modellen zu finden. Diese mathematischen Modelle versuchen, die Physik der betrachteten Systeme hinreichend genau abzubilden und so einen direkten Einblick in Eigenschaften und Prozesse zu gewährleisten. Somit erweitert die Theoretische Chemie, oft in Kombination mit experimentellen Arbeiten, unser Verständnis der Chemie.
Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte den Arbeitsgruppenleiter Prof. Dr. Tobias Schwabe (Telefon: +49 (40) 42838 7333).
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Angewandte Chemieinformatik und Molekulares Design
Heutzutage werden eine Reihe von verschiedenen Rechenmethoden ergänzend zu experimentellen Anstrengungen eingesetzt, um bei der Entdeckung neuer bioaktiver kleiner Molekülen, einschließlich Medikamenten, Agrochemikalien, funktionellen Lebensmitteln und Kosmetika schnellere Fortschritte zu machen. Dabei wird die Forschung und Anwendung dieser Methoden durch die dringende Notwendigkeit einer effizienteren Arzneimittelentwicklung und einer Verminderung von Tierversuchen auf ein geringeres Mindestmaß angetrieben.
Dieses Labor konzentriert sich auf die Erforschung von neuartigen computergestützten Ansätzen im frühen Stadium der Arzneimittelentwicklung. Besonderes Interesse besteht in der Entwicklung genauer Modelle zur Vorhersage des Stoffwechsels, welcher einen Schlüsselfaktor für die Sicherheit und die Leistung von Chemikalien innerhalb eines Organismus darstellt. Außerdem laufen verschiedene Projekte, sowohl in Kooperation mit nationalen als auch internationalen Gruppen, bei denen computergestützte Methoden zur Identifizierung und Optimierung der Leitstrukturen für besonders anspruchsvolle Ziele verwendet werden, wie beispielsweise Inhibitoren der Protein-Protein-Wechselwirkungen oder Nutzung chemischer Chaperone zur Heilung von Krankheiten, die durch falsch gefaltete Proteine hervorgerufen werden. Diese Projekt beinhalten oft das virtuelle Screening von großen Naturprodukt-Datenbanken für Wirkstoffe, die dann extrahiert, gereinigt und experimentell weiter analysiert werden können.Für weitere Informationen kontaktieren SIe bitte den Arbeitsgruppenleiter Prof. Dr. Johannes Kirchmair (Telefon: +49 (40) 42838 7303).
