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Detektion funktioneller RNAs in Genomsequenzen

Detection of functional RNAs in genome sequences

by Isabelle Heinemeyer
Doctoral thesis
Date of Examination:2009-04-15
Date of issue:2009-05-08
Advisor:Prof. Dr. Burkhard Morgenstern
Referee:Prof. Dr. Burkhard Morgenstern
Referee:Prof. Dr. Stephan Waack
crossref-logoPersistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-335

 

 

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Name:heinemeyer.pdf
Size:2.11Mb
Format:PDF
Description:Dissertation
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Abstract

English

Using approved tools a pipeline for fRNA prediction in complete genome sequences is developed. The program allows the prediction of new and until now unknown fRNAs as well as members of already known families. No expert knowledge about the used tools is necessary.The fRNA prediction method is based on two pillars. The first pillar is a comparative approach which first identifies sequence similarities among related genomes and aligns them. In a second step the stability and conservation of the structures is evaluated. This approach allowes the prediction of new fRNAs since no information about known fRNA families is used. The second pillar is based on current knowledge about fRNA families. This knowledge is used to find fRNA similarities to known fRNA families. The predicted affiliation of a candidate to a specific family gives a hint for its function.The pipeline that was developed in the course of this thesis was applied to several bacterial and archaeal genomes to predict the occurrence of fRNA coding genes and regulatory elements. The Pipeline is not only able to analyze complete genomes but can also be used on a selection of single sequences. This feature was used to predict structured regulatory elements in the mRNA of selected genes in Saccharomyces cerevisiae and related species.
Keywords: Bioinformatics; functional RNA; gene prediction

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Unter Verwendung bewährter Werkzeuge wird eine Pipeline zur fRNA-Vorhersage in kompletten Genomsequenzen entwickelt. Das Programm ermöglicht sowohl die Vorhersage neuer, bisher unbekannter fRNAs, als auch die Vorhersage der Mitglieder bereits bekannter Familien. Hierbei ist kein Expertenwissen zu den einzelnen verwendeten Werkzeugen erforderlich.Die fRNA-Vorhersage basiert auf zwei Säulen. Die erste Säule ist ein komparativer Ansatz, welcher zuerst Sequenzähnlichkeiten zwischen verwandten Genomen aufspürt und aligniert. Die Alignments werden dann auf das Vorkommen stabiler und konservierter Strukturen untersucht. Dieser Ansatz eignet sich vor allem zur Vorhersage neuer fRNAs, da keine Informationen über bekannte fRNAs benötigt werden. Die zweite Säule basiert auf aktuellem Wissen über fRNA-Familien. Dieses Wissen wird genutzt, um gezielt nach Ähnlichkeiten zu bekannten fRNA-Familien zu suchen. Die vorhergesagte Familienzugehörigkeit eines fRNA-Kandidaten gibt gleichzeitig einen Hinweis auf seine Funktion.Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Pipeline wurde auf mehrere Bakterien- und Archaeengenome angewandt, mit dem Ziel das Vorkommen von fRNA-kodierenden Genen und regulatorischen Elementen vorherzusagen. Die Pipeline ist nicht nur in der Lage komplette Genome zu untersuchen, sondern kann ebenfalls eine Auswahl einzelner Sequenzen behandeln. Sie wurde daher für die Suche nach möglichen regulatorischen Strukturelementen in der mRNA ausgewählter Gene in Saccharomyces cerevisiae und verwandten Spezies genutzt.
Schlagwörter: Bioinformatik; funktionelle RNA; Genvorhersage
 

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