Sie haben vielleicht schon viel über die Genomsequenzierung und ihr Potenzial, eine Ära der personalisierten Medizin einzuläuten, gehört, aber was bedeutet es, ein Genom zu sequenzieren? Biologen können immer noch nicht die Nukleotide eines ganzen Genoms lesen, so wie man ein Buch von Anfang bis Ende lesen würde. Sie können jedoch kurze Stücke der DNA lesen. In diesem Kurs werden wir sehen, wie die Graphentheorie genutzt werden kann, um Genome aus diesen kurzen Stücken zusammenzusetzen. Wir werden außerdem etwas über Brute-Force-Algorithmen lernen und sie auf die Sequenzierung von Mini-Proteinen, den sogenannten Antibiotika, anwenden.

In der ersten Hälfte des Kurses werden wir sehen, dass Biologen die 3 Milliarden Nukleotide eines menschlichen Genoms nicht so lesen können, wie Sie ein Buch von vorne bis hinten lesen würden. Sie können jedoch kürzere Fragmente der DNA lesen. In diesem Kurs werden wir sehen, wie die Graphentheorie genutzt werden kann, um Genome aus diesen kurzen Stücken zusammenzusetzen, was dem größten Puzzle gleichkommt, das je zusammengesetzt wurde. In der zweiten Hälfte des Kurses werden wir über Antibiotika sprechen, ein Thema von großer Bedeutung, da antimikrobiell resistente Bakterien wie MRSA auf dem Vormarsch sind. Sie kennen Antibiotika als Medikamente, aber auf molekularer Ebene sind sie kurze Mini-Proteine, die von Bakterien entwickelt wurden, um ihre Feinde zu töten. Die Bestimmung der Sequenz der Aminosäuren, aus denen eines dieser Antibiotika besteht, ist ein wichtiges Forschungsproblem, das dem der Sequenzierung eines Genoms durch Zusammensetzen winziger DNA-Fragmente ähnelt. Wir werden sehen, wie Brute-Force-Algorithmen, die alle möglichen Lösungen ausprobieren, in der Lage sind, natürlich vorkommende Antibiotika zu identifizieren, damit sie im Labor synthetisiert werden können. Schließlich werden Sie lernen, wie man gängige Bioinformatik-Softwaretools anwendet, um das Genom eines tödlichen Staphylococcus-Bakteriums zu sequenzieren, das eine Antibiotikaresistenz erworben hat.