Besuch von Prof. Dr. Antje Krause, Bioinformatikerin an der

Besuch von Prof. Dr. Antje Krause, Bioinformatikerin an der
Fachhochschule Bingen, in der Klasse 10e
Am Dienstag, den 16. Juni 2015 besuchte Frau Prof. Dr. Antje Krause, Bioinformatikerin an der
Fachhochschule Bingen, unsere Klasse. Wir alle konnten uns unter dem beruflichen Alltag einer
Bioinformatikerin wenig vorstellen, umso gespannter waren wir dementsprechend auf den
Vortrag. Frau Prof. Dr. Antje Krause nutzte den Vormittag, um uns Einblicke in ein Arbeitsfeld
der Bioinformatik zu geben: die Verbindung der biologischen Teildisziplinen Genetik und
Evolution.
Mit Hilfe von verschiedenen Computerprogrammen sollte jeder von uns am Ende des Vortrags
einen Stammbaum entwickelt haben, der die Abstammung und Verwandtschaft verschiedener
Wirbeltierarten darstellt.
Um die Arbeitsweise der Software zu verstehen, muss man wissen, dass jedes Lebewesen eine
doppelsträngige DNA besitzt, welche aus einzelnen Nukleotiden (Phosphorsäureresten,
Zuckermolekülen (Desoxyribose) und Basen (Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin)) besteht.
Durch äußere Einflüsse wie z.B. energiereiche Strahlung (UV-Strahlung, Röntgenstrahlung, aber
auch durch radioaktive Strahlung) kann es zu Punktmutationen kommen, sodass sich die
Reihenfolge einzelner Basen ändert. Dies hat die Auswirkung, dass während der
Proteinbiosynthese andere Basen der DNA abgelesen werden (Transkription) und andere
Aminosäureketten (Translation) entstehen. Somit kommt es zur Entwicklung anderer Proteine
und manchmal werden dadurch auch Merkmale des Lebewesens anders ausgeprägt.
Abb. 1 Proteinbiosynthese(vom Gen zum Merkmal)
Die Mutationen können positive sowie negative Folgen für das Lebewesen haben. Handelt es
sich um positive Merkmale, die dem Lebewesen einen Anpassungsvorteil verschaffen, hat das
Individuum mehr Nachkommen als die anderen seiner Spezies, wodurch sich die Merkmale in
der Population etablieren. Handelt es sich um negative Folgen wird es weniger Nachkommen
haben, sodass das Lebewesen möglicherweise mit der Zeit wieder ausstirbt. Somit sehen wir nur
die positiven Folgen von Mutationen in den Stammbäumen der Lebewesen.
Mit Hilfe von Hämoglobin, einem eisenhaltigen Proteinkomplex, der in erster Linie dem
Sauerstofftransport im Körper dient, sollte das Programm die Abstammungen und
Verwandtschaften verschiedener
Säugetiere errechnen. Dazu vergleicht
eine geeignete Software die
Aminosäuresequenzen des Hämoglobins
verschiedener Wirtbeltiere und stellt
durch Mutationen ausgelöste
Unterschiede fest. Je ähnlicher die
Aminosäureketten von zwei Lebewesen in
Bezug auf das Hämoglobin sind, desto
näher sind diese verwandt, da seit dem
letzten gemeinsamen Vorfahren nur
wenige Mutationen innerhalb des
Hämoglobin-Gens messbar sind.
Schließlich erstellte die Software einen
Stammbaum, der die Abweichungen auf
der Ebene der Aminosäuresequenzen auf
die Verwandtschaftsverhältnisse
überträgt. So kann man die
Verwandtschaftsverhältnisse auf einen
Blick ablesen.
Abb. 2: Stammbaum von verschiedenen
Wirbeltieren, erstellt durch Vergleich der
Aminosäuresequenz des Hämoglobins
Text: Nikolas Konzen, 10e (Biologie Herr Vicinus)
Quellen:
Abb 1: http://www.anatomie-online.com/Media/Protein-Proteinbiosynthese.jpg
http://www.uniprot.org/, http://www.ebi.ac.uk/Tools/msa/clustalo/,
http://www.ebi.ac.uk/Tools/phylogeny/clustalw2_phylogeny/, http://doua.prabi.fr/software/njplot