SPP 1395:  Informations- und Kommunikationstheorie in der Molekularbiologie (InKoMBio)

• Fachliche Zuordnung: Informatik, System- und Elektrotechnik ; Biologie ; Chemie ; Medizin
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 73052397

In der Mitte des 20. Jahrhunderts haben sowohl die Nachrichtentheorie als auch die Molekulargenetik einen dramatischen Durchbruch erlebt, nämlich durch die Begründung der Informationstheorie durch Shannon im Jahr 1948, die zur heutigen Informations- und Kommunikationsgesellschaft geführt hat und durch die Entdeckung der DNA-Doppelhelix-Struktur durch Watson und Crick im Jahr 1953, die am Beginn der heutigen molekularen Genetik und ihren Anwendungen in der Medizin steht. Die Information auf der DNA wird abgelesen und übertragen, vervielfältigt, verändert (Mutationen) und dient zur Steuerung vieler Prozesse in und zwischen Zellen. Alle diese Vorgänge können mithilfe informationstheoretischer Modelle und Verfahren beschrieben und analysiert werden.
Obwohl in der Bioinformatik in den letzten Jahren zahlreiche richtungsweisende Forschungsergebnisse erzielt wurden, sind wir überzeugt, dass Informations- und Kommunikationstheoretiker gemeinsam mit Biologen und Medizinern zusätzliche Beiträge zum besseren Verständnis zellkommunikativer Vorgänge leisten können. Da die Informationsübertragung und die Codierungstheorie in der Informationstheorie abstrakt behandelt werden, dies bedeutet unabhängig von der konkreten Realisierung, ist zu erwarten, dass die Konzepte, Modelle und Ergebnisse sich auf molekulare Kommunikationsvorgänge anwenden lassen.
Deshalb sollen in diesem Schwerpunktprogramm ausschließlich interdisziplinäre Verbundprojekte zwischen Informations- und Kommunikationstheoretikern einerseits und Biologen und Medizinern andererseits gefördert werden. Die moderne Biologie, von vielen als Leitwissenschaft des 21. Jahrhunderts bezeichnet, befindet sich in einem Umbruch. Die Flut neuer Daten erfordert eine Integration der traditionellen Biologie mit anderen Wissenschaften. Neue theoretische Konzepte, moderne Methoden der Datenanalyse und mathematische Modelle werden eine strategische Rolle in der Molekularbiologie spielen, und dies ist nur durch eine intensive interdisziplinäre Zusammenarbeit zu erreichen. Das Schwerpunktprogramm soll dazu dienen, diese interdisziplinäre Zusammenarbeit anzuregen und zu fördern.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme

Projekte

• Anwendung von Methoden der Informationstheorie zur Analyse von Proteininteraktionen (Antragsteller Burkovski, Ph.D., Andreas ;  Huber, Johannes ;  Sticht, Heinrich )
• Die DNA aus einer Code Perspektive (Antragsteller Henkel, Werner ;  Muskhelishvili, Georgi )
• Ein informationstheoretischer Zugang zur Verarbeitung von Stimuli im olfaktorischen System II (Antragsteller Mathar, Rudolf ;  Spehr, Marc )
• Entschlüsselung des transkriptionellen Sanduhrmusters der pflanzlichen Embryogenese (Antragsteller Große, Ivo ;  Quint, Marcel )
• Evolution des durch die AMP-aktivierte Kinase regulierten genetischen Netzwerkes (Antragstellerinnen / Antragsteller Breunig, Karin D. ;  Große, Ivo )
• Gemischte Modelle zur Identifizierung zellulärer Kommunikation (Antragstellerinnen / Antragsteller Busch, Hauke ;  Börries, Melanie ;  Theis, Fabian )
• Identification of Causal Dependences in Gene Regulatory Networks using Algorithmic Information Theory (Antragsteller Janzing, Dominik ;  Lohmann, Jan )
• Identification of functionally important protein residues by means of entropy based methods, and experimental validation by mutational analysis (Antragsteller Merkl, Rainer ;  Sterner, Reinhard ;  Waack, Stephan )
• Information Transfer in the Mammalian Circadian Clock (Antragsteller Herzel, Hanspeter ;  Kramer, Achim )
• Informationsfluss in einem Säugersignalweg (Antragsteller Blüthgen, Nils ;  Loewer, Alexander )
• Kombinatorische Regulation von Genexpressionsphasen (Antragsteller Brunner, Michael ;  Herzel, Hanspeter )
• Koordinationsprojekt (Antragsteller Bossert, Martin )
• MiRNA and RNA-binding proteins as integral part of cell communication:context-based target prediction and validation (Antragsteller Backofen, Rolf ;  Palme, Klaus ;  Theis, Fabian )
• Molekulare Mechanismen der Datenintegration und Entscheidung zur Einleitung der reproduktiven Phase in Pflanzen (Antragstellerinnen / Antragsteller Kollmann, Markus ;  Turck, Franziska )
• Nachweis neuer überlappender Gene und ihre Theorie (Antragsteller Bossert, Martin ;  Keim, Daniel ;  Scherer, Siegfried )
• RNA Strukturen als Prozessierungssignale und Sensoren (Antragstellerinnen / Antragsteller Marchfelder, Anita ;  Schöning, Uwe )
• Semiotic Structures and Meaningful Information in Biological Systems (Antragsteller Diekmann, Stephan ;  Dittrich, Peter )
• The bacterial chemotaxis pathway - an optimal designed information processing network? (Antragsteller Kollmann, Markus ;  Sourjik, Victor )
• The Evolutive Adaptation of the Transcriptional Information Transmission in Escherichia coli (Antragsteller Sawodny, Oliver ;  Sprenger, Georg )
• Verbesserte und zuverlässige RNA-Sequenzierung: Einzelzell-Transkriptomik zur Analyse bakterieller Individualität (Antragsteller Bossert, Martin ;  Scherer, Siegfried )

• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Martin Bossert