Was Sie aus der Vorlesung mitnehmen sollten … 08.06.2011 Einleitung Was ist Bioinformatik und wie ist der Bezug zu anderen Wissenschaftsdisziplinen ? Weshalb hat die Bedeutung der Bioinformatik zugenommen ? Wie hat (wird) sich das Datenaufkommen entwickelt (entwickeln) ? Welche Meilensteine in der Bioinformatik hat es gegeben ? Was ist die PPP Medizin ? Was sind die Vorraussetzungen für personalisierte Diagnostik und Therapie ? Biologische Datenbanken Welche großen Bioinformatikzentren gibt es ? Was kann ich dort finden ? Wie sind die (Sub-) Datenbanken verknüpft ? Wie kann ich im meine Suchen detaillieren und treffsicherer machen ? Was ist MyNCBI ? Welche Datenbanken umfasst NCBI Entrez ? Was enthalten die Ensembl Datenbanken, wo liegt der Schwerpunkt ? Welche großen Nucleotid-Datenbanken gibt es ? Wie oft werden sie synchronisiert ? Was kann ich in der PubMed finden ? Wie schränke ich meine Suchergebnisse ein ? Was ist eine Datenbank ? Wie ist eine biologische Datenbank strukturiert ? Wie kann die Struktur einer Datenbank festgelegt werden ? Was kann ich in der PubMed finden, was nicht ? Was ist die GenBank ? Wie erfolgt die Versionierung von Einträgen ? Wie ist ein GBFF (GenBank Flat File) strukturiert. Welche Sequenz-ID soll verwendet werden ? Welche „Divisions“ gibt es in der GenBank ? Welche Downloadformate werden unterstützt ? Prädiktive Methoden basierend auf DNA und Protein Sequenzen Was ist die Motivation von BLAST ? Wie läuft BLAST ab ? Was ist das Resultat einer BLAST Suche ? Was ist der Unterschied zwischen lokalem und globalem Alignment ? Welche Internet Resourcen für BLAST gibt es ? Welche unterschiedlichen BLAST Versionen gibt es ? Wann wird welche Version eingesetzt ? Wie ist eine Substitutionsmatrix aufgebaut ? Wie ist eine Scoring Matrix aufgebaut ? Was ist der Inhalt der PAM und BLOSUM Matrizen ? Was sind die Unterschiede in den Matrizen ? Wann sollte welche Matrix angewendet werden ? Was ist die Bedeutung und der Zusammenhang von Bit-score und E-value ? Was ist ein Protein Profil ? Welche profilbasierenden Methoden zur Homologiesuche gibt es ? Was ist eine PSSM und wie wird sie gebildet ? Wie läuft eine PSI-BLAST Suche ab ? Wie läuft eine BLOCKS Suche ab ? Wie können Aminosäuren eingeteilt werden ? Welche Vorhersagemethoden für physikalische/chemische Proteineigenschaften gibt es ? Welche Eigenschaften können vorhergesagt werden ? Wozu wird die Vorhersage der Sekundärstruktur eingesetzt ? Welche grundlegenden Strukturelemente gibt es und wie sind diese aufgebaut ? Welche Faltungsklassen gibt es ? Typische Vertreter ? … ohne Anspruch auf Vollständigkeit. 1 Was Sie aus der Vorlesung mitnehmen sollten … 08.06.2011 Was ist ein neuronales Netzwerk ? Aufbau ? Zuweisung von Verbindungen und Gewichten ? Welche Algorithmen zur Strukturvorhersage gibt es ? Wie ist der Ablauf bei PredictProtein ? Wozu dient SignalP ? Was kann es nicht leisten ? Welche Algorithmen zur Vorhersage der Tertiärstruktur gibt es ? Wie ist der Ablauf bei VAST bzw. SWISS-Modell ? Mehrfaches globales Sequenz-Alignment Was ist der Unterschied zwischen lokalem und globalem Alignment ? Was ist der Unterschied zwischen paarweisem und mehrfachem Alignment ? Was ist der Zusammenhang zwischen paarweisem und mehrfachem Alignment ? Was ist ein Profil ? Wie wird es gebildet ? Was ist ein Sequenz-Logo ? Wie wird es gebildet ? Wie kann es normiert werden ? Was kann man aus einem Sequenz-Logo herauslesen ? Welche Algorithmen zum multiplen Alignment gibt es ? Wie läuft multiples Alignment mit Dynamischer Programmierung / Greedy Algorithmus / Progressive Alignment ab ? Wie werden Sequenzen mit ClustalW alignet ? Welche Scoring-Methoden gibt es für ein multiples Alignment ? Welche Programme für das multiple Alignment gibt es ? Welche Programme für die Visualisierung und das Editieren eines multiple Alignment gibt es ? Microarrays: Technologien, Anwendungen und Analyse Was sind Microarrays ? Welche Technologien sind verfügbar ? Wofür können Microarrays angewendet werden ? Wie ist der experimentelle Ablauf bei der Messung der Genexpressions ? Welche Schritte sind zur Auswertung von Microarraydaten notwendig ? Wie können differentiell expremierte Gene ermittelt werden ? Was ist die Motivation für Clustering ? Wie können Cluster-Methoden unterteilt werden ? Was benötigt man unbedingt zum Clustern ? Wie läuft hierarchisches Clustern ab ? Vor- und Nachteile beim hierarchischen Clustern ? Was ist ein Dendrogramm ? Was sind die Unterschiede bei den Methoden zur Vereinigung von Clustern ? Wie ist der Ablauf bei k-means Clustering? Vor- und Nachteile bei k-means Clustering ? Wie ist der Ablauf bei SOM ? Vor- und Nachteile bei SOM ? Wozu macht man eine PCA / CA ? Unterschiede PCA und CA? Was ist eine SVM ? Einschränkungen einer SVM ? Was versteht man unter Gene Set Enrichment Analyse (GSEA)? Was wird verglichen ? Welche Gen Attribute können in der GSEA verwendet werden ? Wie kann ein Enrichment statistisch belegt werden ? Next Generation Sequencing Welche „Next Generation“ Technologien zur Sequenzierung gibt es ? Wodurch unterscheiden sich die Technologien aus Sicht des Bioinformatikers ? Vor- und Nachteile der einzelnen Technologien ? Wie läuft die Sequenzierung eines Genoms ab ? Was ist ein Contig, Scaffold, Repeat ? Welche Algorithmen zur Genomsequenzierung gibt es und wie ist dabei der Ablauf ? Welche Programme zur Assemblierung gibt es ? Wie erfolgt das Scaffolding ? … ohne Anspruch auf Vollständigkeit. 2 Was Sie aus der Vorlesung mitnehmen sollten … 08.06.2011 Welche Programme für das Scaffolding gibt es ? Wie kann die Qualität eines Assemblies charakterisiert werden ? Was sind die Unterschiede zwischen de novo Assembly und Re-Sequenzierung ? Wie erfolgt die Annotation einer Genomsequenz ? Wie ist der Ablauf bei einer Re-Sequenzierung ? Welche Algorithmen für das Read-Mapping gibt es ? Vor- und Nachteile ? Wie ist der Ablauf bei Transkriptom Sequenzierung ? Wozu wird Transkriptom Sequenzierung angewendet ? Was ist der Unterschied zwischen Genom- und Transkriptom Sequenzierung ? Was ist zu beachten ? Welche Programme zur Transkriptom Sequenzierung gibt es ? Was ist die Anwendung von RNA-seq ? Wie läuft die Analyse von RNA-seq Daten ab ? Wie werden RNA-seq Daten normalisiert ? Welche Pakete für die Analyse von RNA-seq Daten gibt es ? Was sind die Unterschiede zwischen RNA-seq und Expressionsanalyse mit DNA-Microarrays ? Was sind die Unterschiede zwischen RNA-seq und Transkriptomsequenzierung ? Wie läuft die Probenaufbereitung bei ChIP-seq Daten ab ? Wie läuft die Analyse von ChIP-seq Daten ab ? Welche Programme zur Peak Erkennung gibt es ? Was ist ein Mikrobiom ? Wo kann man Proben ziehen ? Wie läuft die Probenaufbereitung bei Mikrobiom Daten ab ? Welche Ansätze zur Mikrobiomanalyse gibt es ? Wie läuft die Analyse von Mikrobiom Daten ab ? Welche Programme zur Mikrobiom (Amplicon) Analyse gibt es ? Wodurch unterscheiden sie sich ? Wie erfolgt die Analyse von Metagenome Daten ? Was wird dabei charakterisiert ? … ohne Anspruch auf Vollständigkeit. 3
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