Bioinformatik Blog

ASCII und Binär
In jedem Computersystem wird zwischen ASCII- und Binärdateien unterschieden. Im Grunde handelt es sich dabei um Dateitypen. Das ausschlaggebende ist hierbei die Lesbarkeit. Binärdateien werden, wie der Name schon sagt, im Binärcode gespeichert. Diese stellt eine Kombination von Einsen und Nullen dar. Diese Dateien können normalerweise von einem Menschen nicht gelesen und verstanden werden. ASCII-Dateien hingegen enthalten menschenlesbare Daten. Diese können in einem Editor geöffnet und gelesen werden. Es müssen sich allerdings nicht immer nur um lesbare Buchstaben handeln, auch hier können sich Maschinenzeichen aufhalten. Allerdings liegen diese immer im Rohformat vor

Genau an diesem Punkt liegt das eigentliche Problem. Damals, als die verschiedensten Betriebssysteme entwickelt wurden, war man sich nicht so ganz einig, wie eine Textdatei auszusehen hat. So wurden dann durch die Programmierer der verschiedenen Systemen unterschiedliche Spezifikationen für Textdateien festgelegt. Daraus folgte, dass Dateien von verschiedenen Spezifikationen nicht miteinander kompatibel sind. Das größte Problem dabei ist der Zeilenumbruch. Die Programmiersprachen kennen 3 verschiedene Arten dessen: CR, LF und NL. Prinzipiell haben alle drei Arten die gleiche Aufgabe. Der Cursor soll nach Betätigen der Enter-Taste in die nächste Zeile springen. Unter UNIX ist LF (linefeed, Zeilenvorschub) der Standard. Alle Dateien die in der UNIX-Welt geschrieben wurden, sind miteinander kompatibel.
Unter Windows hingegen hat sich die Kombination LF und CR (carriage return, Wagenrücklauf) durchgesetzt. Das hat zur Folge, dass neben einer neuen Zeile auch noch ein neuer Absatz markiert wird.

Deswegen sind Textdateien unterschiedlicher Betriebssysteme nicht kompatibel. Kopiert man Beispielsweise eine Textdatei von UNIX nach Windows, können viele Windows-Texteditoren die Zeichen nicht eindeutig verstehen und produzieren eine falsche Darstellung. Sehr oft wird der Text in nur einer langen Zeile dargestellt.

Bei diesen Problemen wird ein so genanntes Konvertierungsprogramm verwendet. Das ist eigentlich nicht weiter kompliziert, da lediglich die Zeichen CR, LF und NL in das Zeichen des entsprechenden Betriebssystems übertragen wird.

Die Kommandozeile
Der wesentlichste Unterschied zwischen Linux und Windows besteht in der Bedeutung der Kommandozeile. In den Zeiten von MS-DOS wurden die Befehle noch am DOS-Prompt eingetippt und ausgeführt. Mit Windows hat sich dies grundlegend geändert. Fast alle Programme werden mittels Mausklick ausgeführt. Es existiert zwar noch ein MS-DOS-Fenster, aber es hat fast keinerlei Bedeutung mehr.

Unter Linux / UNIX stellt die Kommandozeile nach wie vor ein sehr wichtiges Arbeitsmittel dar. Sämtliche Funktionen können hieraus gesteuert werden, und man kann von der Shell aus direkt auf das System zugreifen. Die Kommandozeile ist um ein vieles mächtiger als unter Windows, da sie Funktionen besitzt, die sie zu einer wahren Kontrollzentrale machen. Zu dem ist die Shell kein vorgeschriebenes Programm, mit dem man arbeiten muss. Man kann aus einer Vielzahl von Kommandozeilen-Interpretern auswählen. Diese bieten aber auch sehr unterschiedliche Funktionen.
Selbst wenn man unter der grafischen Benutzeroberfläche arbeiten, kann man sehr oft nicht auf die Konsole verzichten. Es werden z.B. die meisten Serverdienste über die Kommandozeile ausgeführt und auch gesteuert, da sie ja keine direkte Benutzeroberfläche besitzen oder gar benötigen. Programme, die für die grafische Benutzeroberfläche konzipiert wurden, werden oft auch über die Shell gestartet.

Es gibt unter den Window-Managern auch die Möglichkeit, ein so genanntes X-Term zu starten. Es sieht wie die MS-DOS Eingabeaufforderung aus, aber in Wirklichkeit steckt der volle Umfang der Kommandozeile dahinter. Es wird lediglich in einem Fenster ausgeführt.

Programme - Server und Client
Windows 95/98/ME sind Einzel-Benutzer-Systeme. Dies wirkt sich auch auf die Programme aus. Fast alle Anwendungen, die man benutzt sind auch auf dem lokalen PC selbst installiert und für den lokalen Betrieb ausgelegt. Sie sind mit allen notwendigen Komponenten ausgestattet.
Auf einem Linux-Server ist das allerdings nicht immer so einfach. Es gibt Anwendungen, die nach dem Windows-Prinzip funktionieren und ganz für sich alleine stehen. In diesem Punkt unterscheiden sich die Linux- und Windows-Programme nur minimal oder meist überhaupt nicht.
Sehr viele Programme sind allerdings als Netzwerkdienste geschaffen worden, und funktionieren auf eine ganz andere Weise. Sie werden als Server installiert. Wie der Name bereits verrät, bedient der Server die Anfragen von anderen Arbeitsplätzen und Benutzern. Um dies ermöglichen zu können, laufen auf dem Server so genannte Dienste. Diese Programme stellen Daten und Funktionen bereit, und stellen selbst keine Anwendersoftware dar, mit dem ein Benutzer direkt arbeiten könnte. Um diese Dienste nutzen zu können, benötigen man eine so genannte Clientsoftware. Diese verbindet sich beim Start mit dem Server und holt sich von ihm die notwendigen Daten und Funktionen. Der Server stellt den Dienst zu Verfügung, und der Client ruft ihn ab.

Dieses Prinzip bietet sehr viele Vorteile. So muss z.B. die Server-Software nur ein mal auf dem Server installiert werden und nicht auf jedem einzelnen Arbeitsplatz. Auf diesen wird lediglich ein viel weniger komplizierte Anwendersoftware installiert. Es haben also viele Benutzer die Möglichkeit auf eine einzige Anwendung zuzugreifen. In der Praxis kommt dies z.B. bei zentralen Datenbanken vor. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass es eine größere örtliche Freiheit gibt. Sie müssen nicht am Server sitzen um auf die Daten zuzugreifen. Ein gutes Beispiel wäre ein EMail-Server. Die Serversoftware bietet die Möglichkeit, mit einer Clientsoftware wie Outlook oder Netscape von überall auf ein Postfach zu zu greifen.

Der Desktop
Bei den heutigen modernen Betriebssystemen fällt es meist schwer, zwischen System und grafischer Benutzeroberfläche zu unterscheiden. In den damaligen Zeiten vom MS-DOS war das ganze noch sehr einfach. Hier bildete MS-DOS das eigentliche Betriebssystem und Windows wurde aus dem Prompt heraus als eine grafische Benutzeroberfläche nachgeladen. Seit Windows 95 sind die beiden Komponenten zu einer Einheit verschmolzen. Die grafische Oberfläche war und ist ab diesem Zeitpunkt fester Bestandteil des Systems, und lässt sich weder abschalten noch umgehen.
In der Linux-Welt wird hier nach wie vor sehr stark unterschieden und auch sehr großen Wert darauf gelegt.

Das Betriebssystem ist vollkommen Textorientiert, MS-DOS erinnert sehr stark daran. Diese Umgebung nennt man die Textkonsole oder auch die Shell. Sämtliche Programme und Funktionen lassen sich problemlos in dieser Umgebung ausführen, so dass das System in keiner Weise auf den Desktop angewiesen ist. Da die grafische Oberfläche viele Vorteile hat, ist diese auch unter UNIX verfügbar. Der wesentliche Unterschied liegt daran, dass dieses X-Window-System kein fester Bestandteil des Betriebssystems ist, sondern wie jedes andere Programm gestartet werden muss. Unter UNIX gibt es nicht wie unter Windows nur ein Window-System, sondern Sie können eine Vielzahl von verschiedenen X-Window-Systemen installieren und benutzen. Der Standard unter Linux ist die kostenlose Variante XFree.

Unter Linux kann man sich aussuchen, welchen Window-Manager man benutzen möchte. Die Bekanntesten sind fvwm, CDE, Afterdark, KDE und Gnome. Sie alle bieten verschiedene Funktionen und meist ein anderes Aussehen. Besonders beliebt ist der Window-Manager KDE, da er sich sehr stark an Microsoft Windows orientiert und so den meisten Benutzern ein intuitives Arbeiten ermöglicht. KDE wird heute mit fast jeder Distribution ausgeliefert.

Zugriffsrechte
Unter dem Dateisystem von Windows 95 bis ME besteht das Problem, dass jeder alle Daten sehen, öffnen, ausführen, verändern und sogar löschen kann. Egal, ob es nun System Dateien oder Private Dateien sind. Davor schützen auch Anmeldeprofile nicht. Sie laden lediglich persönliche Einstellungen, man kann jedoch auf alle Daten der Mitbenutzer zugreifen.

Unter UNIX muss man sich immer mit einer Benutzerkennung anmelden. Das System weiß also immer wer gerade am Bildschirm sitzt. Jeder einzelne Benutzer bekommt vom Administrator bestimme Rechte, die regeln auf welche Dateien man welche Zugriffsrechte hat.. Systemdateien sind standardmäßig für normale Benutzer unsichtbar, dadurch kann kein Benutzer, ob absichtlich oder unabsichtlich, etwas an dem System verändern. Selbst auf Lokale Dateien anderer Benutzer ist kein Zugriff für Unbefugte möglich.

Unter Linux gibt es außerdem die Möglichkeit verschiedene Benutzer in Gruppen einzuteilen. So kann man allgemein gültige Regeln komfortabel direkt einer ganzen Gruppe zuweisen, anstatt die Rechte jedes einzelnen Benutzers neu einzustellen. Dies ist bei großen Netzen eine erhebliche Erleichterung.

Seit der Windows NT Reihe stellt auch Microsoft ein Produkt zur Verfügung, das ähnliche Möglichkeiten hat. Da jedoch noch sehr viele Desktop Systeme mit Betriebssystemen der DOS-Linie arbeiten ist der Flächendeckende Einsatz dieses Benutzersystems oftmals nicht sinnvoll möglich.
Homedirectory

Ein Heimatverzeichnis gibt es in dem Sinne unter Windows 95 bis ME nicht. Wenn der Computer gestartet ist, hat man Zugriff auf alle Dateien. Systemeinstellungen werden für das komplette Betriebssystem übernommen.

Unter UNIX/Linux existiert für jeden Benutzer ein so genanntes Heimat- bzw. Homeverzeichnis. Wenn man sich einloggt, landet man automatisch im persönlichen Verzeichnis. Hier kann man seine Daten speichern und kleinere Programme installieren. Die individuellen Einstellungen für den Desktop und für viele andere Programme werden hier ebenso gespeichert. Ändert man Einstellungen am Desktop oder in Programmen, betreffen diese Änderungen keinen anderen Benutzer. Auch das Betriebssystem an sich wird dadurch nicht verändert. Wenn man sein Heimatverzeichnis löscht, hat das keine Auswirkungen auf andere Benutzer.

In größeren Netzwerken oder Firmen wird das Heimatverzeichnis in der Regel für private Dateien und Einstellungen verwendet, und die relevanten Firmendaten liegen gesammelt an einer anderen Stelle. Das soll gewährleisten, dass die privaten und die geschäftliche Dateien getrennt gehalten werden.

Das Dateisystem
Bei Windows und UNIX findet man verschiedene Dateisystemtypen bei der Formatierung von Disketten und Festplatten. Microsoft Windows 95 bis ME arbeiten ausschließlich mit den Dateisystemen FAT16 und FAT32. Windows NT / 2000 / XP arbeiten auch mit NTFS-System. Unter Linux ist das Dateisystem EXT2 am weitesten verbreitet, wobei ReiserFS auch immer häufiger eingesetzt wird. Allerdings gibt es unter UNIX viel mehr UNIX-Dateisysteme wie z.B. FFS (Fast File System) unter BSD. Durch das Dateisystem wird bestimmt, wie groß eine Festplatte oder Partition sein darf. Bei den aktuelleren Windows-Versionen liegt die Grenze bei einigen hundert Gigabyte, darüber ist das System nicht mehr in der Lage die Daten zu verwalten. Anders sieht es bei Linux/UNIX aus. Diese Systeme sind auf sehr viel größere Datenmengen konzipiert. So sind Festplatten mit einigen TeraByte überhaupt kein Problem.

Linux ist aufgrund des Dateisystems schon sehr viel länger in der Lage, lange Dateinamen zu verarbeiten. Bei den Vorgängern von Windows 95 war es nicht möglich, Dateien mit einem Namen der länger als acht Zeichen ist zu erstellen. Die Endung hinter dem Punkt durfte nur 3 Zeichen lang sein. Windows identifiziert den Typ einer Datei durch seine Endung. Ändert man die Dateiendung weiß das Betriebssystem nicht mehr womit die Datei geöffnet werden soll.

Unter UNIX kann man Dateien benennen wie man möchte, vorausgesetzt man benutzt keine verbotenen Zeichen. Der Punkt spielt dabei keine besondere Rolle. UNIX identifiziert den Dateityp durch dateiinterne Kennzeichnungen. Man muss jedoch auf Klein- und Großschreibung achten.

Einzel- und Mehrbenutzersysteme
UNIX ist von Anfang an als ein Mehrbenutzersystem konzipiert. Daher braucht man, bevor man mit dem System arbeiten kann, ein Benutzerkonto, einen Benutzernamen und ein dazugehöriges Passwort. Anders als bei Windows kann man sich selbst kein Konto eröffnen. Dieses Aktion ist unter Unix normalerweise nur dem Administrator erlaubt. Erst wenn man einen Account besitzt kann man sich auf dem Computer anmelden und damit arbeiten. Genauso ist es möglich, dass mehrere Benutzer gleichzeitig auf ein und demselben Rechner arbeiten. Man hat bei Linux die Wahl, per Netzwerk auf einem Server und dessen Festplatten zuzugreifen, oder auf dem lokalen Computer zu arbeiten. Linux verwaltet die vorhandenen Ressourcen so, dass alle angemeldeten Benutzer angenehm nebeneinander arbeiten können.

Windows ist dagegen ursprünglich ein Einzelplatzsystem. Die ersten Windows Versionen erfordern keinen Login. Es gibt jedoch inzwischen ebenfalls Funktionen wie das Netzwerk- oder Family-Logon, jedoch dienen diese Dienste nur dazu, dass der Desktop und andere persönliche Dinge individuell gespeichert werden. Windows 95 bis ME besitzt zwar eine gewisse Netzwerkfunktion, das hat jedoch mit einem Mehrbenutzersystem nur wenig zu tun. Es ist nicht in der Lage, mit mehreren Benutzern gleichzeitig umzugehen. Diesen Nachteil versucht Microsoft seit einigen Jahren mit seiner NT-Serie auszugleichen.

Aufgabe

Ein Parkhaus hat zwei Ausfahrten mit Schranken. Die Schranken werden von Motoren angetrieben, die schwach dimensioniert sind und deshalb im Dauerbetrieb den Geist aufgeben, was teure Reparaturen nach sich zieht. Sie als findiger Programmierer kommen auf die Idee, eine Wartezeit vor dem Öffnen und eine weitere Wartezeit vor dem Schließen einzubauen, damit die Motoren nicht zu heiß werden können.

Da das Parkhaus ständig in Betrieb ist und die Autos es viel schneller verlassen wollen als die Schranken arbeiten können, werden die Schranken zum Flaschenhals des Systems. Sie können also davon ausgehen, dass ständig ein Auto vor jeder Schranke wartet und dass es nach dem Öffnen sofort wegfährt.

Das Öffnen dauert bei jeder Schranke 4 Sekunden, das Schließen 3 Sekunden. Die Schranke A öffnet nach 21 Sekunden und schließt nach 13 Sekunden. Die Schranke B öffnet nach 23 Sekunden und schließt nach 15 Sekunden.

Schreiben Sie ein Java-Programm mit 2 parallelen Threads, von denen jeder eine Ausgabe nach folgendem Muster in Echtzeit erzeugt:

Schranke A: Start Öffnen
Schranke A: Ende Öffnen
Schranke A: Start Schließen
Schranke A: Ende Schließen
...

Das Programm soll enden, wenn jede Schranke 10 Autos durchgelassen hat (ansonsten müssten Sie es abbrechen).

Hinweis: gute Programmierer schreiben das Programm vom inneren Aufbau her so, dass es für beliebig viele Schranken mit beliebigen Schranken-Namen und beliebigen Wartezeiten funktioniert.

>> Die Lösung gibt es hier

Das Genom von Escherichia coli (der beliebteste Einzeller für jede Art von Untersuchung) ist komplett sequenziert und im Internet frei verfügbar.
Schreibt man ein Perl Programm, dass es ermöglicht, Sequenzen in dem Genom zu suchen, kann man damit ziemlich viele nutzlose Sachen machen. Zum Beispiel nach der Sequenz "gataca" suchen um herauszufinden wie oft sie im Genom vorkommt.

Und das Ergebnis ist: 632 mal. Hier geht es zum kompletten Genom von E. coli: E. coli Genom (Vorsicht groß)

Den Perl Programmcode gibt es hier

Wer kennt das nicht? Man hat mal wieder eine von diesen viel zu großen funktional von einander abhängen Wertemengen vorliegen und soll ein buntes Bild daraus machen, interaktiv natürlich, und mit allen Schikanen. Außerdem darf es selbstverständlich nicht an Performanz mangeln. Mit anderen Worten eine Interpolation muss her. Anstatt sich jetzt ein Computer Algebra System zu installieren bietet folgendes Applet Abhilfe:

Interpolations Applet

Wer sich schon immer gefragt hat, was der Mathe Prof eigentlich genau meint, wenn er von Interpolation redet, dem hilft folgendes Applet bestimmt. Man kann per Mausklick Punkte zur Interpolation hinzufügen.

Interpolation verstehen

Im Nachfolgenden gibt es die Übungblätter aus zwei Semestern Physik an der FH-Bingen bei Prof. Dr. Zimmerschied. Unten gibt es noch die Lösungen bzw. Lösungsansätze zu fast allen Aufgaben. Viel Spaß beim lernen.

Übungsblatt 01 (100, 102, 106, 108)
Übungsblatt 02 (111, 112, 116, 117)
Übungsblatt 03 (122, 123, 124, 126)
Übungsblatt 04 (128, 130, 132, 133)
Übungsblatt 05 (134, 135, 140, 143)
Übungsblatt 06 (147, 150, 154, 155)
Übungsblatt 07 (156, 157, 160, 163)
Übungsblatt 08 (203, 208, 209, 214)
Übungsblatt 09 (215, 216, 218, 219)
Übungsblatt 10 (221, 222, 223, 224)
Übungsblatt 11 (243, 244, 246, 248)

Lösungen bzw. Lösungsansätze

Die Microarray Gene Expression Data Society, kurz MGED Society, beschäftigt sich mit der Spezifikation für die Speicherung von Experimentdaten die bei dem Einsatz von Mikroarrays anfallen. Die MGED Society hat einen Minimum Standard für die Speicherung entwickelt. In dem Standard wird festgehalten welche Daten mindestens in einem Format enthalten seinen müssen, um Mikroarray Daten sinnvoll zu speichern. Dazu gehören bestimmte Aspekte des Experiment Designs, der benutzen Proben sowie die Beschriftung und Aufbereitung, Hybridisierungs Prozeduren und Parameter, Messdaten und Spezifikationen und das Array Design. Auf der Website der MGED Society erhält man eine Checkliste mit der genauen Minimalanforderung für die Speicherung von Mikroarray Daten. ^[1]

Neben dem Minimalstandard hat die MGED auch noch eine Markup Language sowie ein Objektmodell für den Datenaustausch entwickelt. Die Markup Language (MGED-ML) basiert auf XML und das Objektmodell (MGED-OM) auf der Unified Modelling Language (UML). ^[2]

Realisiert wurde die MGED Spezifikationen in ArrayExpress, einem Projekt des European Bioinformatics Institute. ArrayExpress ist eine öffentliche Datenbank dessen Ziel es ist, wohl dokumentierte Experiment Daten zu speichern und zur Verfügung zu stellen. ^[3]

Quellen:

1. Website, MGED Society, http://www.mged.org
2. Website, Object Management Group, http://www.omg.org
3. Website, European Bioinformatics Institute, http://www.ebi.ac.uk

International Society for Computational Biology (ISCB)

European Bioinformatics Institute

Gesellschaften, Institute, usw.:

(Bonn)
Deutsche Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie e.V. (GMDS) (Finden)

(Sonstige)
Bioinformatik Verbund, Franken (Finden)

Hochschulen:

(Berlin)
Technische Fachhochschule Berlin (Finden)
FU-Berlin (Finden)

(Bielefeld)
Universitaet Bielefeld (Finden)
International NRW Graduate School in Bioinformatics and Genome Research (Finden)

(Bingen)
FH-Bingen (Finden)

(Bonn)
Bonn-Aachen International Center for Information Technology (BIT) (Finden)

(Dresden)
Berufakademie Dresden (Finden)

(Düsseldorf)
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (Finden)

(Frankfurt)
Uni Frankfut (Finden)

(Freiburg)
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg (Finden)

(Freising)
Fachhochschule Weihenstephan (Finden)

(Giessen)
Fachhochschule Giessen (Finden)

(Halle)
Martin-Luther-Universität (Finden)

(Hamburg)
Zentrum für Bioinformatik Hamburg (Finden)

(Hannover)
Naturwissenschaftliche Fakultät, Institut für Bioinformatik, Uni Hannover (Finden)

(Jena)
Lehrstuhl für Bioinformatik, Biologisch-Pharmazeutische Fakultät, Friedrich-Schiller-Universität Jena (Finden)
Fachschaft Bioinformatik Jena (Finden)

(Konstanz)
Bioinformatics and Drug Research, Uni Konstanz (Finden)

(Köln)
Cologne University Bioinformatics Center (Finden)

(Leipzig)
Lehrstuhl für Bioinformatik, Universität Leipzig (Finden)

(Lübeck)
Institut für Neuro- und Bioinformatik, Universität Lübeck (Finden)

(München)
Technische Universität München (Finden)

(Oldenburg)
FH Oldenburg/Ostfriesland/Wilhelmshaven (Finden)

(Saarbrücken)
Universität des Saarlandes (Finden)

(Tübingen)
Fachschaft Informatik / Bioinformatik, Wilhelm-Schickard-Institut für Informatik Universität Tübingen (Finden)

(Ulm)
Forschungsschwerpunkt Bioinformatik (Finden)

(Wildau)
Technische Fachhochschule Wildau (Finden)

(Würzburg)
Department of Bioinformatics at the University of Würzburg (Finden)

Der Wnt Signalweg (engl. Wnt signaling pathway) ermöglicht interzelluläre Kommunikation in Vielzellern. Er ist hoch konserviert, das heißt man findet ihn in allen Organismen des Tierreiches, von Schwämmen bis zum Menschen. Ausgelöst wird er an der Zellaußenwand durch Wnt Moleküle. Konkret geht Wnt mit zwei Membranproteinen einen Komplex ein und überträgt so das Signal in das Cytoplasma. Der Komplex besteht aus Wnt, einem Protein der Frizzled-Familie, und einem Rezeptorprotein aus der LDL Familie, Lrp5/6.

Ist dieser Komplex nicht gebildet, wird das Schlüsselprotein für die Signalübertragung, β-catenin (Beta-catenin), durch einen Enzymkomplex (Dsh, Axin, APC und GSK3-β) abgebaut. Bindet Wnt an seine Rezeptorproteine in der Zellwand wird dieser Vorgang unterbunden (wie genau dies geschieht ist noch nicht bekannt). β-catenin kann sich dadurch im Cytoplasma der Zelle anreichern und dringt letztendlich auch in den Zellkern ein. Dort schaltet es eine Reihe von "Wnt targeted genes" ein und sorgt so für die Anpassung der Genexpression an die äußeren Verhältnisse. Der Wnt Signalweg scheint besonders bei der Differenzierung von Stammzellen eine Rolle zu spielen.

Quellen:
1. Tannishtha Reya, and Hans Clevers "Wnt signalling in stem cells and cancer" in Nature 434, 843-850 (14 April 2005)
2. Roel Nusse (2005) "Cell biology: relays at the membrane" in Nature Volume 438, pages 747-749.

Seit etwa einem halben Jahr gibt es ein Projekt, das versucht, eines der größten Geheimnisse der Naturwissenschaft mit Computerunterstützung zu lösen. Es geht um die Vorhersage der Dreidimensionalen Struktur von Proteinen anhand ihrer Aminosäuresequenz. Das Projekt mit dem Namen Rosetta@Home wird von Dr. David Baker, Professor für Biochemie an der Universität in Washington geleitet. Er bezeichnet es auch als "die Suche nach dem Heiligen Gral der Biologie".

Proteine sind die miniatur Maschinen die fast alle wichtigen Funktionen in Lebewesen ausführen. Sie bestehen aus einer unverzweigten Aminosäuresequenz die sich fast wie von selbst zu einer ganz bestimmten dreidimensionalen Struktur zusammenknäult. In der Sequenz steckt die Information, wie sie sich zusammenfaltet.

Das eigentliche Problem ist nun, dass die Berechnung der 3D-Konformation bisher viel zu aufwendig war. Und eigentlich noch ist. Das Projekt Rosetta@Home basiert jedoch auf einem neuen Ansatz, der die Berechnung des Problems über das Internet dezentralisiert. Dank einer frei verfügbaren Software können CPU Ressourcen auf Heim PCs zur Berechnung eines Teils des 3D-Konformations-Problemes benutzt werden. Ungenutzte CPU Zeit kann jeder zur Verfügung stellen, denn Rosetta@Home ersetzt einfach den Bildschirmschoner durch die Berechnung von Proteinstrukturen.

Desto mehr Strukturen man berechnet, desto mehr Credit Points bekommt man. Mehrere User können sich zu Teams zusammenschließen um möglichst viele Credit Points zu verdienen. Zur Belohnung kommt man, mit entsprechend vielen Credit Points, in eine Highscore die auf Internet Seite des Projektes veröffentlicht wird. Findet ein Computer zufällig, Baker vergleicht es mit Lotto spielen, eine bessere 3D-Struktur als alle vorangegangenen gibt es Bonuspunkte.

Hat ein Computer eine Teillösung gefunden, wird sie automatisch hochgeladen und ein neues Teilproblem heruntergeladen. So wird mit Hilfe des Internets, eine Rechenkapazität erreicht, die sonst nicht möglich wäre.

Baker verspricht sich von dem Projekt ein genaueres Verständnis über Proteinstrukturen und ihre Funktionalität. Dies könnte von enormerm Wert für die Entwicklung neuer Medikamente sein.

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Internetseite des Projekts