Erstellung eines computergestützten Verfahrens zur Suche nach Kandidatengenen für rezessiv vererbte Krankheiten in konsanguinen Familien

Abstract

Diese Publikationspromotion umfasst sechs publizierte Arbeiten, die sich mit der Suche nach krankheitsverursachenden Genmutationen insbesondere in konsanguinen Familien befassen. Hierfür habe ich eine Reihe von Computerprogrammen entwickelt, die es den Wissenschaftlern ermöglichen, schneller und einfacher als bisher in Frage kommende chromosomale Regionen zu identifizieren, vielversprechende Kandidatengene auszusuchen und gefundene Mutationen auf ihr krankheitsverursachendes Potential zu untersuchen. Dazu habe ich eine Datenbank erstellt, in der zahlreiche genspezifische Daten integriert sind. Diese Datenbank wird von sämtlichen Applikationen genutzt. Mit HomozygosityMapper (http://www.homozygositymapper.org) habe ich ein neues Verfahren zur Homozygotiekartierung implementiert, das teilweise um mehrere Größenordnungen schneller arbeitet als klassische Verfahren. GeneDistiller (http://www.genedistiller.org) ist eine Suchmaschine für Kandidatengene, die umfangreiche genetische Daten übersichtlich zusammenfasst und die Forscher intuitiv und interaktiv bei der Auswahl von Kandidatengenen unterstützt. HomozygosityMapper und GeneDistiller sind miteinander vernetzt, so dass ausgewählte Gene auf Homozygotie untersucht und aussichtsreiche Gene in homozygoten Regionen bestimmt werden können. Diese Applikationen werden erweitert durch AssociationDB (http://compbio.charite.de/genetik/AssociationDB/), eine Datenbank für Assoziationsstudien, sowie durch FragIdent (http://compbio.charite.de/genetik/FragIdent/), ein Programm, welches cDNA Sequenzen Genen zuordnen kann und mit weiteren Informationen wie z.B. Proteindomänen ergänzt. Zusätzlich zu den hier genannten Computerprogrammen konnte in einer Studie gezeigt werden, dass das Verfahren der Homozygotiekartierung auch für nicht-konsanguine Familien mit rezessiven Erkrankungen eingesetzt werden kann.

This thesis comprises 6 published articles in the field of human genetics, with a focus on the search for disease genes. I developed several computer applications which facilitate the identification of disease-linked chromosomal regions and eventually the prioritisation of promising candidate genes. As a basis for all applications, I created a database, into which comprehensive gene-specific information was integrated. With HomozygosityMapper (http://www.homozygositymapper.org), I developed a new approach for homozygosity mapping which is by several orders of magnitude faster than conventional methods. GeneDistiller (http://www.genedistiller.org) is a candidate gene search engine that presents genetic data in a user-friendly and intuitive interface and gives interactive aid in the selection of candidate genes. HomozygosityMapper and GeneDistiller are linked and allow hence either the prioritisation of genes in homozygous regions or the search for homozygosity in candidate genes. These applications are extended by AssociationDB (http://compbio.charite.de/genetik/AssociationDB/) and by FragIdent (http://compbio.charite.de/genetik/FragIdent/). AssociationDB is a database for association studies while FragIdent is a computer program that maps cDNA sequences to genes and includes further relevant data such as protein domains in the output. In addition to the applications, we could demonstrate in a study that homozygosity mapping can also be applied to recessive diseases in non-consanguineous families.