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Klaus-Tschira-Institute für Computational Cardiology -
Abteilung Bioinformatik und Systemkardiologie

Wissenschaftlicher Schwerpunkt

Die posttranskriptionale Netzwerkanalyse ist ein integraler methodischer Baustein, um das Verständnis unseres Herz-Kreislauf-Systems zu vertiefen und neue Therapieoptionen zu eröffnen.

Die Verarbeitung genetischer Informationen von der DNA zu Proteinen wurde häufig als geradliniger Weg angesehen, auf dem die RNA nur ein Zwischenprodukt darstellt. Dieses Bild wird der Rolle der RNA allerdings nicht gerecht; vielmehr ist sie ein interaktiver und dynamischer Informationsträger, der eine Vielzahl von Funktionen erfüllt. Stabilität und Translationseffizienz der RNA werden sowohl von ihrer Sekundärstruktur als auch von Interaktionen mit RNA-Bindeproteinen und nichtkodierenden RNAs wie beispielweise microRNA oder lncRNA gesteuert. Co- und posttranskriptionelle Prozesse, wie RNA editing, können RNA Moleküle zudem auf Basenpaarebene verändern und so auch noch nach der Transkription Einfluss auf die finale Proteinsequenz nehmen. Mit der wiederentdeckten Klasse der zirkulären RNAs (circRNAs) hat zudem eine weitere, noch weitgehend unerforschte Gruppe von RNA-Molekülen Aufnahme in den Kreis der nichtkodierenden RNAs gefunden. Das Zusammenspiel all dieser Teile in einem großen Interaktionsnetzwerk wird heute unter dem Begriff der „posttranskriptionalen Genregulation“ zusammengefasst und steuert zahlreiche Abläufe in unseren Zellen.

Aktuell wird im Bereich Bioinformatik und Systemkardiologie an einer Vielzahl computergestützter und statistischer Methoden gearbeitet, um das Verständnis dieser Prozesse zu erweitern. Unsere Themen umfassen:

  • RNA Editing
  • RNA-RNA und RNA-Protein Interaktion
  • zirkuläre RNAs
  • Regulation der Translation
  • RNA Dynamik
  • Datenintegration (OMICS & klinische Daten)

Wissenschaftliche Methoden

Klassischerweise stehen spezifischen Fragestellungen oder Beobachtungen aus der Biologie und Medizin am Anfang unserer Arbeit. Eine mögliche Fragestellung wäre beispielsweise:

„Herzmuskelzellen wachsen sowohl durch Fitnesstraining als auch durch krankhafte Einflüsse, beispielsweise Bluthochdruck. Warum aber unterscheiden sich die Langzeiteffekte auf molekularer und medizinischer Ebene deutlich?“

In der Regel, erstellen wir mit unseren experimentellen Partnern gemeinsam Hypothesen, die wir anschließend sowohl durch etablierte bioinformatische und statistische Methoden, als auch durch selbstentwickelte Software und Verfahren überprüfen. Neuentwickelte Softwarewerkzeuge werden quelloffen der breiten wissenschaftlichen Community bereitgestellt, stetig weiterentwickelt und verbessert. Die quantitative Systembiologie und Medizin zeichnet sich durch immense Datenmengen aus, die auf gewöhnlichen Arbeitsplatzrechnern nicht mehr handhabbar sind. Die Arbeitsgruppe Bioinformatik und Systemkardiologie unterhält zu diesem Zweck ein eigenes Netzwerk von mehreren Dutzend Hochleistungsrechnern, welche auch umfangreiche experimentelle Datenaufkommen in kurzer Zeit auswerten können. Ein Erfolgskriterium unserer Arbeit ist der stetige und intensive Kontakt zu Biologen und Medizinern, so dass am Ende unserer Analysen verständliche und nachprüfbare Ergebnisse stehen.

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Kontakt

Klaus-Tschira-Institute für Computational Cardiology

 

Prof. Dr. Christoph Dieterich

 

UniversitätsKlinikum Heidelberg

Innere Medizin III

Im Neuenheimer Feld 669
69120 Heidelberg

 

Tel.: +49 6221 - 56 6869

Fax: +49 6221 - 56 6868

 

E-Mail: sekretariat.dieterich
@med.uni-heidelberg.de

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