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Einführung in Microarray Genexpressionsdaten
Ewgenij ProschakYusuf Tanrikulu
Seminar: Aktuelle Themen der Bioinformatik13.05.2004
Organizer: Prof. Dr. D. MetzlerTutor: Lin Himmelmann
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2
Ablauf
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20.05.2004 Feiertag
27.05.2004 Varianzstabilisierung der Genexpressionsdaten
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Inhalt
EinleitungDurchführung eines Microarray-
ExperimentsAuslesen der DatenVisualisierungWeiterverarbeitungMustererkennung
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Einleitung
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Einleitung
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Einleitung
Prof. Dr. Wolfgang Huber Gen-
Transkriptionsanalyse mit DNA Microarrays
Statistical Computing Computational Biology
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Durchführung eines Microarray-Experiments
Zutaten: cDNA Unterlage mRNA
Ergebnis
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Durchführung eines Microarray-Experiments
Flashanimation
DVD
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Auslesen der Daten
Laser- oder Betastrahlendetektor
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Auslesen der Daten – Batcheffekte
Verfälschungen des Experimentergebnisses: Spotting PCR Amplifikation Probenaufbereitung RNA-Abbau Array-Beschichtung
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Visualisierung
Wieso?
Frühzeitige Erkennung von Experimentierfehlern und Hintergrundrauschen
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Visualisierung-Falschfarbenrepräsentation
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Visualisierung – Histogramm
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Visualisierung –Scatterplot
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Wieterverarbeitung-Maße für die Genexpression
Aussagen über absolute Genexpression nicht möglich
Gründe: RNA-Stabilität Hybridisierung PCA
Ausweg:
Ratios Log-Ratios
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Weiterverarbeitung-Exkurs
Heteroskedastizität Varianz nicht konstant
Homoskedastizität Varianz konstant
Nächstes Mal
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Weiterverarbeitung
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Mustererkennung-Methoden
Projektionsmethoden Hauptkomponentenanalyse SOMs
Clusteralghorithmen Hierarchisches Clustering
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Mustererkennung-Hauptkomponentenanalyse
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Mustererkennung-Hauptkomponentenanalyse
Projektion des Datensatzes auf die Hauptkomponenten
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Mustererkennung-Hauptkomponentenanalyse
Aufstellen der Covarianzmatrix
Finden der Eigenvektoren
Projektion des Datensatzes auf die Eigenvektoren mit den größten Eigenwerten
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Mustererkennung-Hauptkomponentenanalyse
Ergebnisse (Alter et al. 2000):
Eigenvektor mit dem größten Eigenwert: Hintergrundrauschen kann herausgefiltert werden
Danach Projektion auf die beiden nachfolgenden Eigenvektoren periodische Funktion von der Zeit repräsentiert den Zellzyklus
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Mustererkennung-Self Organizing Maps
X
Z
Y
SOM
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Mustererkennung-Self Organizing Maps
Algorithmus:
1. Zufälliges Aussuchen eines Musters
2. Ermitteln des Gewinnerneurons
3. Aktualisieren der Neuronengewichte
4. Zurück zu 1 oder terminieren
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Mustererkennung-Self Organizing Maps
LernzeitVoronoi-Verteilung
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Mustererkennung-Clusteralgorithmen
Basiert auf globaler Ähnlichkeitsmessung
Ziel: Aus den Genexpressionsdaten auf funktionelle
Verwandschaft oder Coregulation zu schließen.
Annahme: Gene, die gemeinsame Eigenschaften
aufweisen, haben ähnliche Expressionsprofile.
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Mustererkennung-Hierarchisches Clustern
Top-downBottom up
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Mustererkennung-Hierarchisches Clustern
Anwendungsbeispiel:
CAGE
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Ewgenij Proschak
To be continued…
Yusuf Tanrikulu