IGRK 2403: Analyse und Umbau des regulatorischen Genoms

Komplexe Entwicklungsprozesse erlauben es einem Organismus, aus einem Genom eine Vielzahl von Zelltypen zu differenzieren. Diese Prozesse werden nicht durch eine gro?e Zahl an Genen erm?glicht, sondern durch die aufwendige Regulation der Gene. Seit der Sequenzierung des menschlichen Genoms haben wir zunehmend Einsicht in die regulatorischen Prozesse gewonnen, die die Aktivit?t der Gene von ihrem Kontext in dreidimensionalem Chromatin bis zum endgültigen Produkt als Protein oder RNA bestimmen. Um diesen regulatorischen Code zu entschlüsseln, werden experimentelle Hochdurchsatz-Methoden angewendet, die regulatorische Abl?ufe quantifizieren k?nnen. Diese Methoden k?nnen mittlerweile auf einzelnen Zellen angewendet werden und decken einen weiten Bereich ab, von den Effekten einzelner Bindestellen bis zur Funktion ganzer Regionen. Zus?tzlich k?nnen Methoden der Genomeditierung die Sequenz oder die Aktivit?t regulatorischer Regionen ?ndern.Die resultierenden Daten erfordern die Anwendung ausgefeilter Informatik-Methoden, um die Resultate zu interpretieren und Einsicht in regulatorische Pro-zesse zu gewinnen. Verfahren des maschinellen Lernens haben enorme Fortschrit-te bei der automatischen Inferenz aus komplexen, gro?en Datenmengen ge-macht. Die Kombination von Experiment und Rechner stellt daher eine au?ergew?hnliche Gelegenheit dar, die n?chste Forschergeneration in der quantitativen Interpretation der Genregulation im Kontext entwicklungsbiologischer Systeme auszubilden. Die hier vorgeschlagene Allianz zwischen Berliner Institutionen, an-geführt von der Humboldt-Universit?t, und Duke University setzt sich zum Ziel, sich dieser Herausforderung durch ein internationales Graduiertenkolleg zu stellen, welches um drei verzahnte Bereiche strukturiert ist: (1) Hochdurchsatzgeno-mik und Genomeditierung; (2) Bioinformatik und maschinelles Lernen; (3) Entwick-lungsbiologie und Systemgenetik.Doktoranden werden dabei einen signifikanten Teil ihrer Ausbildung an der jewei-ligen Partnerinstitution erhalten. W?hrend dieser Zeit k?nnen die Studierenden von der Ko-Betreuung durch quantitative und experimentelle Experten profitieren. Ein ma?geschneidertes Programm wird sie dabei unterstützen, die drei Bereiche zu kombinieren und F?higkeiten zu erlernen, die für eine erfolgreiche Karriere in In-dustrie oder an der Universit?t wichtig sind. Neue Vorlesungen werden durch Praktika von Bachelor-Studenten erg?nzt, und der Einsatz von Webtechnologien wird in einer interaktiven, vernetzten Umgebung resultieren. Wir werden die ?ffentlichkeit in die Diskussion der M?glichkeiten und Gefahren des Genomeditierens und maschinellen Lernens einbeziehen. Unsere Studenten werden so führende Rollen in der Entwicklung der Biologie zu einer quantitativen Disziplin und den aus der Genomik resultierenden gesellschaftlichen Ver?nderungen einnehmen.