Research Questions in Bioinformatics

Up-to-date informatie (inhoud, deadlines, etc.) is te vinden op blackboard

Doel vak:

• kennismaken met 'echt' wetenschappelijk onderzoek
• formuleren van een onderzoeksvraag & hypothese
• zelfstandig 'diep' gaan in een specialistisch onderzoeksonderwerp
• het uitgevoerde onderzoek in context plaatsen

Meer informatie in de studiegids.

Je kiest eerst een onderwerp in de bioinformatica en/of systeembiologie. Je kunt dit doen op basis van wat je in de vakken Principles of Bioinformatics en/of Principles of Systems Biology langs hebt zien komen.

Op dit onderwep ga je de volgende vier onderdelen doen:

1. je krijgt van een van onze promovendi een recent paper om in te duiken. Je kijkt ook mee met gerelateerd onderzoek waar de promovendus op dit moment mee bezig is (je gaat zelf niet mee werken). De focus is op het begrijpen van de onderzoeksvraag.
2. je duikt dieper het onderwerp in aan de hand van twee of drie extra papers. De focus is op het zien hoe de onderzoeksvraag op verschillende manieren aangepakt wordt (in de verschillende papers).
3. je schrijft een kort populair-wetenschappelijk artikel waarin je de context van het onderzoek schetst en de onderzoeksvraag uitdiept.
4. je maakt een presentatie.

Populair Wetenschappelijk Artikel:

Je schrijft een poulair wetenschappelijk artikel, zoals je kunt vinden in news@nature, New Scientist, Scientific American, National Geograpic, etc. De inhoud van het artikel moet als volgt zijn:

• 1000 woorden tekst (max 10% afwijking)
• drie figuren: eentje schematische samenvatting onderzoeksmethode, tenminste eentje resultaten (grafiek met verduidelijking).

Jullie gaan zelf elkaars artikelen beoordelen en feedback geven. Daarbij moeten jullie letten op de volgende criteria:

1. Helderheid onderzoeksvraag (wat)
2. Duidelijke omschrijving methode (hoe)
3. Welke doorbraken waren noodzakelijk voor het huidige onderzoek?
4. Waar kan dit onderzoek in de toekomst (15-25 jaar) voor gebruikt worden?
5. Maatschappelijke relevantie (waarom moet hier geld aan besteed worden?)
6. Toegankelijkheid van de tekst (1e jaars student biologie/ informatica)
7. Figuren: duidelijk en layour
8. Samenhang tussen de figuren en de tekst

De beoordeling op deze 6 punten moet je onderbouwen met feedback van 10-15 woorden per punt.

Poster en Presentatie:

In de vorm van een poster, maar dan niet geprint maar geprojecteerd op de HD beamer in het Intertainlab (S1.11). Je geeft een korte (5 minuten) samenvatting, en daarna is er ruimte voor vragen en discussie.

Beoordeling hiervan is op basis van vier punten:

1. poster
2. presentatie/samenvatting
3. vragen beantwoorden/discussie (bij je eigen presentatie)
4. vragen stellen/discussie (bij de andere presentaties). Dit kun je voorbereiden door de geschreven artikelen van te voren door te nemen.

Here, you can find an example of a poster with a good balance of clarity, figures and text.

Planning:

Het vak kan in periode 2 of 3 gevolgd worden, maar om organisatorische redenen is de eindpresentatie altijd in de laatste week van periode 3.

Onderdeel 1 (artikel schrijven) is individueel, en ook het meste werk (ongeveer 2/3) dus dat kan ook nu in Periode 2. De overige stappen (2, 3 en 4) hebben gezamenlijke elementen (peer review/feedback van het verslag, draft poster en de poster presentatie), afhankelijk van het aantal studenten die het in periode 2 of in periode 3 gaat doen, kan een deel van het werk pas in periode 3 afgerond worden. Laat ons graag even weten als je problemen verwacht met je planning.

Deadlines:

1. je moet nu eerst zelf een onderwerp kiezen (week 1 periode 2, of 1e helft week 1 periode 3)

   deadline volgende week: di 26 nov

2. Verslag + draft poster halverwege:

   deadline tweede helft periode 2 (vr 14 dec), of einde week 2 in periode 3 (vr 17 jan)

3. Beoordeling van artikel en feedback voor poster via peer review:

   deadline eind periode 2 (vr 21 dec), of einde week 3 in periode 3 (vr 24 jan)

4. Poster definitieve versie: einde week 4 (do 30 jan 2014) in periode 3
5. Presentatie: vrijdag week 4 (31 jan 2014) in periode 3

Grading:

Artikel Research question (what) Explaining method (how) Previous breakthroughs the work depends on Long term (15-25 years) goals of this line of research Relevance for society Accessibility of the text Figures: clarity and layout Coherence between figures and text

Poster Context Contents Figures Layout

Feedback Article (cf. 8 criteria) for two of the other students Questions during presentation

Presentatie Discussion Clarity Explanation figures Whole poster explained?

Onderwerpen:

Metabolic modelling of growth rate vs biomass yield tradeoff

H. Bachmann, M. Fischlechner, I. Rabbers, N. Barfa, F. Branco Dos Santos, D. Molenaar, B. Teusink (2013) Availability of public goods shapes the evolution of competing metabolic strategies. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.

contact --> Iraes Rabbers

Constraint-based metabolic modelling

T. R. Maarleveld, R. A. Khandelwal, B. G. Olivier, B. Teusink, F. J. Bruggeman (2013) Basic concepts and principles of stoichiometric modeling of metabolic networks. Biotechnol. J.

contact --> Timo Maarleveld

Stochastic modelling of single enzymes

A. Schwabe, T. R. Maarleveld, F. J. Bruggeman (2013) Exploration of the spontaneous fluctuating activity of single enzyme molecules. FEBS Lett.

--> Anne Schwabe/Timo Maarleveld

Metabolic modeling of the citric acid cicle

Hannes Hettling, David J C Alders, Jaap Heringa, Thomas W Binsl, A B Johan Groeneveld and Johannes H G M van Beek (2013) Computational estimation of tricarboxylic acid cycle fluxes using noisy NMR data from cardiac biopsies BMC Systems Biology, 7:82 doi:10.1186/1752-0509-7-82

--> Hannes Hettling

Formal modelling of signal transduction networks

--> Annika Jacobsen

Formal modelling of gene regulatory networks

Nicola Bonzanni*, Abhishek Garg*, K. Anton Feenstra*, Sarah Kinston, Diego Miranda-Saavedra, Judith Schutte, Jaap Heringa, Ioannis Xenarios and Berthold Göttgens (2013). Hard-wired heterogeneity in blood stem cells revealed using a dynamic regulatory network model, Bioinformatics, 29(13): i80-i88.

--> Nicola Bonzanni

Molecular modelling & Computational Chemistry

Canzar, S.*, El-Kebir, M.*, Pool, R., Elbassioni, K., Mark, A.E., Geerke, D.P., Stougie, L. and Klau, G.W. (2013). Charge group partitioning in biomolecular simulation. J. Comput. Biol., 20(3): 188-198.

--> Mohammed

Molecular genetics - crossing schedule optimization

Canzar, S. and El-Kebir, M., Heringa, J. and Klau, G.W. (2011). A mathematical programming approach to marker-assisted gene pyramiding. In: Proc. 11th International Workshop, WABI 2011, Saarbrücken, Germany,September 5-7, 2011, Lecture Notes in Computer Science 6833: 26-38.

--> Mohammed

Metagenomics analysis using NGS

Bonder, M.J., Abeln, S., Zaura E. and Brandt, B.W. (2012). Comparing clustering and pre-processing in taxonomy analysis. Bioinformatics, 28(22): 2891-2897.

--> Ali May

Pattern and motif alignment and sequence searching

Daleke, M.H., Ummels, R., Bawono, P., Heringa, J., Vandenbroucke-Grauls, C.M., Luirink, J. and Bitter, W. (2012). General secretion signal for the mycobacterial type VII secretion pathway. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 109(28): 11342-11347.

--> Punto Bawono

Structural Bioinformatics - protein-protein interaction strength

Ali May*, Rene Pool*, Erik van Dijk, Jochem Bijlard, Sanne Abeln, Jaap Heringa, K. Anton Feenstra Coarse-grained vs. atomistic simulations: realistic interaction free energies for real proteins, Bioinformatics (in press).

--> Qingzhen Hou

Protein (mis)folding and aggregation

R Ni, S Abeln, M Schor, MAC Stuart, PG Bolhuis Interplay between folding and assembly of fibril-forming polypeptides Physical Review Letters 111 (5), 058101

Sanne Abeln, Daan Frenkel (2008). Disordered Flanks Prevent Peptide Aggregation Plos Comput Biol DOI:10.1371/journal.pcbi.1000241

--> Erik van Dijk

Instruction to supervisors:

You will be introducing a student into your research topic based on a recent paper that is relevant to your current work (see above). Ideally, this may be one of your own papers. The students are explicitly not supposed to do any research/work. From the paper, they should get out the following key elements (also listed above in Dutch):

1. What is/was the research question?
2. (How) was the question solved?
3. On which previous breakthroughs does this work depend?
4. What will be the long term (15-25y) goals of this line of research?
5. Relevance for society: why is this research worth its money?

On this, the student will write a 1000-word popular scientific article (think, New Scientist, Scientific American, National Geographic, ...) Expect to plan two or three meetings, not more than an hour each, to introduce the student into the topic of the paper, and to help them along. Also, you should plan to give some feedback on the article, about the points above and as well on (also listed above in Dutch):

1. Accessibility of the text for a general public (think, first year BSc biology or computer science student)
2. Figures: clarity and layout
3. Coherence between figures and text

Finally, your presense at the presentations of the students is appreciated (but not strictly required); this will be done in a single session for all students together (6 this year) and should take about 30 miutes per student.