ccAlign - Softwarepaket für Sequenzalignment (Studienarbeit)

In der Biologie sind Sequenzalignments von großer Bedeutung. Sie ermöglichen die Untersuchung von Proteinen auf strukturelle, evolutionäre und funktionelle Verwandtschaft und liefern Erkenntnisse, die in verschiedenen Bereichen der Molekularbiologie wie etwa der Klassifizierung von Proteinen oder der Behandlung von auf Proteindefekten basierenden Krankheiten Anwendung finden.

Die Komplexität von Proteinen und die daraus resultierenden Datenmengen motivieren die Verwendung von computergestützten Lösungsverfahren. Die Analyse von Sequenzen ist somit auch eine Disziplin der Bioinformatik, die sich mit der informationstechnischen Verarbeitung von auf Lebenswissenschaften basierenden Daten beschäftigt und für viele der in diesen Bereichen auftretenden Probleme algorithmische Lösungsstrategien formuliert.

Einige dieser Lösungsverfahren sind grundlegende Techniken in der Sequenzanalyse und werden nicht nur in den Grundlagen der Bioinformatik behandelt, sonder auch in der Praxis angewandt: Online-Dienste wie ClustalW oder BLAST sind gängige Plattformen, auf denen diese Alignment-Algorithmen eingesetzt und Anwendern zur Verfügung gestellt werden. Diese Dienste genügen professionellen Ansprüchen und richten sich an versierte Anwender, während sie für die Anwendung im Rahmen des Studiums weniger geeignet sind. Ohne nötige Vorkenntnisse ist eine im biologischen Sinne sachgemäße Bedienung oder die Beurteilung eines Ergebnisses kaum möglich.

Das Ziel der Studienarbeit ist die Entwicklung einer grafischen Benutzeroberfläche für die gegebene Sequenzalignment-Software ccalign. Diese implementiert einige Alignment-Verfahren, die zu den Grundlagen der Bioinformatik gehören. Im Vordergrund der Aufgabenstellung steht die Verbesserung und Erleichterung der Programmbedienung. Ferner soll das als Vorlage dienende Programm um zusätzliche Funktionen ergänzt werden, so dass es für Lehrzwecke geeignet ist und autodidaktischen Ansprüchen gerecht wird. Hilfsfunktionen, die über den Standardumfang von GUI-Funktionen hinausgehen, sollen hinzugefügt werden um Zusammenhänge und Funktionsweisen der einzelnen im Programm implementierten Verfahren zu beschreiben, so dass Anwender das Programm begleitend für Übungen und Klausurvorbereitungen verwenden können.

cand. ing. Mark Schlüter