Genanalyse im großtechnischen Maßstab
Die Genregulation gibt Aufschluss darüber, wie der Körper genetische Sequenzen umschreibt und daraus letztendlich funktionsfähige Zellen und Organe entstehen. Voraussetzung für die Genexpression sind Bindungsstellen für regulatorische Proteine im Genom, so genannte TFBS (Transkriptionsfaktorbindungsstellen). Das EU-finanzierte Projekt (Comparative genomics and next generation sequencing) (COGANGS) entwickelt innovative Werkzeuge für detaillierte Analysen der Genregulation, basierend auf einer Sammlung bekannter DNA-Sequenzmotive, d.h. wiederkehrende Muster im Genom. Das COGANGS-System ermöglicht die genauere Vorhersage aller wichtigen TFBS Mit der Entwicklung des eigenständigen Kommandozeilentools TransFoot (Implementierung von Algorithmen) für die CLC Genomics Workbench bietet die Umgebung intuitive grafische Benutzerschnittstellen. Die web-basierte Benutzeroberfläche Match Portal erweitert das ExPlain™System von BIOBASE, das Transkriptionsfaktoren identifiziert und Genexpressionsmuster prognostiziert. Durch Kombination beider Ansätze kann COGANGS bereits bekannte TFBS und mögliche neue Bindungsstellen berechnen. Die Software ist flexibel an Nutzerbedürfnisse angepasst und ermöglicht Vorhersagen für einzelne oder mehrere Gensequenzen, zugleich können frühere, z.B. evolutionäre Daten, in die Berechnung einbezogen werden. Auch kann zwischen schneller, weniger genauer Analyse und langsamer, dafür aber genauerer Analyse gewählt werden. Das System arbeitet mit phylogenetischer Segmentierung, die den auf Eingangswerten basierenden evolutionären Baum in mehrere kleine überlappende Segmente unterteilt. Im Endeffekt ist für die Vorhersage der betreffenden Sequenz der gesamte phylogenetische Baum von Bedeutung und nicht nur die jeweilige Komponente. Stehen überhaupt keine evolutionären Informationen zur Verfügung, greift Match Portal auf einfachere, aber schnellere Algorithmen zurück. Die Software ist für Pharmazeutik, Biotechnologie, Landwirtschaft, Biokraftstoffproduzenten und medizinische Forschungszentren von enormem Nutzen. Ihr Marktpotenzial ist riesig, da die Genregulation ein Schlüsselbereich der modernen Forschung ist. Mit weiteren Investitionen in Hardware-Komponenten und Senkung des Stromverbrauchs beträgt der prognostizierte Marktwert mindestens 100 Mio. USD pro Jahr. Die Projektpartner wollen nun weiter expandieren und die Software verbessern.
Schlüsselbegriffe
Softwareprogramm, Genregulation, Analyse, Transkriptionsfaktor-Bindungsstellen, TransFoot, Match Portal, COGANGS-System
