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Bioinformatics and Computational Biology (BCB)

Das interdisziplinäre Feld der Bioinformatik vereinigt Forschungsinteressen aus verschiedensten Wissenschaftszweigen wie der Mathematik, Informatik und Gebieten der Naturwissenschaften. Dies spiegelt sich auch in der Zusammensetzung der Forschungsgruppe „Bioinformatics and Computational Biology“ wieder, welche von zwei Professuren getragen wird. So vereinigen Professor Ivo L. Hofacker und Professor Arndt von Haeseler unter anderem Forscher aus Mathematik, Informatik, Biologie, Physik, Chemie und Statistik in ihren Arbeitsgruppen.

Forschungsfelder der beiden Gruppen sind:

Sequenzevolution und im speziellen die Rekonstruktion von Verwandschaftsverhältnissen beschäftigt sich mit der Analyse und dem Vergleich von Gen-, Genom- und Proteinsequenzen, um die Verwandschaft heutiger Lebewesen aufzudecken. Welche Einflüsse sind für die beobachteten Sequenzvariationen verantwortlich? Ein wichtiger Schritt, um diese Frage zu beantworten, ist es Modelle, für die möglichen Szenarien der Evolution zu entwickeln und deren Anwendbarkeit zu überprüfen. Dazu werden Algorithmen und Modelle entwickelt, die recheneffizient sind und gleichzeitig den Prozess der Sequenzevolution adäquat beschreiben.

RNA Bioinformatik befasst sich speziell mit der Analyse von RNA Molekülen. Während RNA lange Zeit nur als Informationsübermittler in der Proteinsynthese gesehen wurde, veränderte sich dieses Bild mit der Entdeckung von meist strukturierten RNAs die wichtige regulatorische Funktionen in Prozessen wie Transkription, Translation, Reifung von mRNAs und Translokation haben. Die Entwicklung bioinformatischer Methoden zur Detektion von RNA Sequenzen, die Vorhersage und Analyse ihrer Struktur bilden daher einen wichtigen Forschungsschwerpunkt.

Populationsgenetik ist ein Forschungsgebiet das sich speziell mit der Entwicklung von Individuen der selben Art, welche in einem bestimmten Lebensraum zu finden sind, befasst. Die Analyse von Gen- und Genotyphäufigkeiten, welche durch verschiedenste Einwirkungen wie natürlicher Selektion, genetischem Drift, Mutationen und Migration beeinflusst werden, spielt hierbei eine wichtige Rolle. In der Forschungsgruppe werden neue Methoden entwickelt und getestet um die demografische Entwicklung von Populationen zu analysieren.

Synthetische Biologie umfasst zwei grundlegende Ansätze. Der Erste versucht durch Manipulation existierender biologischer Systeme, diese in eine bestimmte Richtung zu verändern. Es werden zum Beispiel Syntheseprozesse angepasst, so dass bestimmte Enzyme oder chemische Stoffe (in erhöhtem Maße) produziert werden. Der zweite Ansatz ist das Design von biologischen Bausteinen und Systemen, die in dieser Form nicht in der Natur vorkommen. In der synthetisch Biologie wird eine konstruktive Methodik benutzt um Probleme zu bearbeiten, die durch Beobachtung, Analyse und unserem momentanen Verständnis von existierenden Systemen nicht lösbar sind.

Neben den oben genannten Forschungsfeldern erfordern neu entwickelte Methoden, wie zum Beispiel Hochdurchsatzsequenzierung, in experimentell arbeitenden Wissenschaftsdisziplinen die Entwicklung innovativer und effizienter Algorithmen. Dieser Brückenschlag zwischen Labor und Informatik gelingt der Forschungsgruppe „Bioinformatics and Computational Biology“ schon seit vielen Jahren. Nicht zuletzt führen auch die internationalen Kooperationen zu einer forschungsnahen Lehre, welche klassische als auch kürzlich publizierte Methoden und Algorithmen der Bioinformatik umfasst.

Kontakt
Fakultät für Informatik
Universität Wien

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