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Spezial-Hardware beschleunigt Erbgutanalysen

Bioinformatische Software-Lösungen zur Genomuntersuchung von medizinisch und biotechnologisch relevanten Mikroorganismen und Insekten

Nr. 55 • 24. April 2017

Dank einer neuen Spezial-Hardware können umfangreiche Genomsequenzanalysen an der Professur für Systembiologie der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) massiv beschleunigt werden: Die Arbeitsgruppe nutzt nun die neueste Version der “Field Programmable Gate Arrays (FPGAs)” von TimeLogic, dem Marktführer in der Entwicklung von FPGA-beschleunigten Bioinformatik-Lösungen.

Diese hochentwickelte Technologie unterstützt nun die Gießener Naturwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler bei der Untersuchung des biotechnologischen Potenzials verschiedener Mikroorganismen und Insekten. Darüber hinaus kommen die Systeme auch bei der Entwicklung schneller und kosteneffektiver Screening-Verfahren zum Einsatz, beispielsweise zum Nachweis und zur Untersuchung der Ausbreitung von bestimmten Pathogenitätsfaktoren in klinischen bakteriellen Isolaten. So können beispielsweise alle 4.500 Gene eines Darmbakteriums innerhalb weniger Sekunden mit großen öffentlich verfügbaren Datenbanken verglichen werden, in denen bereits Millionen von DNA-Sequenzen hinterlegt sind.

Durch die Verwendung solcher optimierter FPGA-Hardware kann die Geschwindigkeit der Hochdurchsatz-Genomannotation deutlich gesteigert werden. Darüber hinaus wird das System für umfangreiche Genomvergleiche und zur Analyse von Umweltproben eingesetzt, die mit metagenomischen Ansätzen untersucht werden. Hier können mit den aktuellsten DNA-Sequenzierverfahren innerhalb einer Woche sogar Milliarden von kurzen DNA-Abschnitten generiert werden, die wiederum mit bereits bekannten Sequenzsammlungen verglichen werden müssen. Zu diesem Zweck werden die Analysefunktionen des TimeLogic-Systems in die Software-Plattformen integriert, die bereits seit einigen Jahren in der Gießener Gruppe entwickelt werden.

Eine weitere enge Zusammenarbeit mit TimeLogic bei der Entwicklung von neuen Anwendungen für aktuelle Forschungsprojekte ist geplant. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten deutschen Netzwerks für Bioinformatik Infrastruktur (de.NBI) soll die neue Hardware auch in eine neue Cloud-Computing-Infrastruktur integriert werden, um diese hochmoderne Methode zur Analyse von DNA-Sequenzen auch für Forscherinnen und Forscher ohne entsprechende eigene Hardware zur Verfügung zu stellen.
 
Prof. Dr. Alexander Goesmann hat die Professur für Systembiologie mit dem Schwerpunkt Genomik, Proteomik und Transkriptomik an der JLU seit 2013 inne. Im Fokus der Arbeit seiner Gruppe steht die Bereitstellung und Weiterentwicklung von bioinformatischen Software-Lösungen zur Analyse des Erbguts von medizinisch und biotechnologisch relevanten Mikroorganismen. Die Arbeitsgruppe entwickelt eine umfangreiche Bioinformatik-Software-Plattform zur systematischen Speicherung und automatisierten Analyse von Genom- und Postgenomdaten.

  • Weitere Informationen

www.computational.bio
www.timelogic.com
www.uni-giessen.de/fbz/fb08/Inst/bioinformatik/News/Notes/timelogic2017

  • Kontakt



Bioinformatik und Systembiologie
Heinrich-Buff-Ring 58, 35392 Gießen
Telefon: 0641 99-35800

Pressestelle der Justus-Liebig-Universität Gießen, Telefon: 0641 99-12041

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