Bio, C#, Root

03 Der Needleman-Wunsch-Algorithmus

Einführung in die Bioinformatik Vorbereiten der Software Grundlagen der objektorientierten Programmierung Einfaches Codebeispiel – manipulieren eines strings Referenzieren einzelner Zeichen in einem string Generieren einer zufälligen Aminosäure-Sequenz Scoring von Alignments Prüfen auf Identität Bewerten von Mutationen – Substitution Matrix Bewerten eines Alignments Der Needleman-Wunsch-Algorithmus Die F-Matrix (abstrakt) Auswählen des Alignments (abstrakt) F-Matrix (Code) Auswählen des Alignments (Code) Die F-Matrix (abstrakt) Der Needleman-Wunsch-Algorithmus geht bei der Berechnung des idealen Alignements in zwei Schritten vor, um exponentiell skalierende Rechenzeit zu vermeiden. Zunächst wird die sogenannte F-Matrix berechnet, aus welcher anschließend das ideale Alignment zusammengesetzt wird. Zur Veranschaulichung alignen wir die Sequenzen GACFC und GCFHC. Jedes Feld in der Matrix (jede Zelle der Tabelle) beinhaltet einen Score. Diese Punktzahl ist jene, die auf dem Weg zur Berechnung des Feldes gesammelt wurde. Zur Berechnung einer Zelle sind immer die Felder links oben, oben und links notwendig: Unter den drei Feldern wird jenes gewählt, durch…

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02 Scoring von Alignments

Einführung in die Bioinformatik Vorbereiten der Software Grundlagen der objektorientierten Programmierung Einfaches Codebeispiel – manipulieren eines strings Referenzieren einzelner Zeichen in einem string Generieren einer zufälligen Aminosäure-Sequenz Scoring von Alignments Prüfen auf Identität Bewerten von Mutationen – Substitution Matrix Bewerten eines Alignments Der Needleman-Wunsch-Algorithmus Die F-Matrix (abstrakt) Auswählen des Alignments (abstrakt) F-Matrix (Code) Auswählen des Alignments (Code) — coming soon Prüfen auf Identität Die einfachste Art, zwei Sequenzen miteinander zu vergleichen ist, zu prüfen, ob sie identisch sind. Dazu müssen jeweils die 0. Position der ersten Sequenz mit der 0. Position der zweiten, die 1. der ersten mit der 1. der zweiten und so weiter vergleichen werden: Der folgende Code macht genau das gleiche, verwendet dabei jedoch statt einer for-Schleife eine while-Schleife: Das Ergebnis einer solchen Prüfung kann offensichtlich nur zwei Werte annehmen: true oder false. Sowohl Mutationen, als auch Rasterverschiebungen führen bei dieser Methode zu einem ‘false‘: APFELSAFT APPELSAFT…

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01 Einführung in die Bioinformatik

Gerade Biologen/Biotechnologen ohne Vorkenntnisse aus der Informatik, haben oft Probleme beim Verständnis grundlegender Verfahren der Bioinformatik. In einer kleinen Serie von Tutorials, werde ich versuchen, dieser Zielgruppe den Einstieg zu erleichtern. Die Codebeispiele folgen der Syntax der Programmiersprache C#, die abstrakten Verfahren können aber auf andere objektorientierte Programmiersprachen übertragen werden. (z.B. Java, C++, VisualBasic…) Die Theorie zu lesen ist zwar schön und gut, doch am Besten verstehen, was vor sich geht kann man, indem man es selbst macht. Ich empfehle jedem, die Codebeispiele nachzubauen, bzw. in echt nachzuvollziehen! Keine Sorge, du musst nicht alles selbst machen. Im folgenden findest du zunächst eine Anleitung, wie du dir die notwendige Software installierst. Anschließend kannst du ein bereits vorbereitetes Projekt herunterladen. Einführung in die Bioinformatik Vorbereiten der Software Grundlagen der objektorientierten Programmierung Einfaches Codebeispiel – manipulieren eines strings Referenzieren einzelner Zeichen in einem string Generieren einer zufälligen Aminosäure-Sequenz Scoring von Alignments Prüfen auf…