maxAlike: maximum likelihood-based sequence reconstruction with application to improved primer design for unknown sequences

Motivation: The task of reconstructing a genomic sequence from a particular species is gaining more and more importance in the light of the rapid development of high-throughput sequencing technologies and their limitations. Applications include not only compensation for missing data in unsequenced genomic regions and the design of oligonucleotide primers for target genes in species with lacking sequence information but also the preparation of customized queries for homology searches

An infrastructure service recommendation system for cloud applications with real-time QoS requirement constraints

The proliferation of cloud computing has revolutionized the hosting and delivery of Internet-based application services. However, with the constant launch of new cloud services and capabilities almost every month by both big (e.g., Amazon Web Service and Microsoft Azure) and small companies (e.g., Rackspace and Ninefold), decision makers (e.g., application developers and chief information officers) are likely to be overwhelmed by choices available. The decision-making problem is further complicated due to heterogeneous service configurations and application provisioning QoS constraints. To address this hard challenge, in our previous work, we developed a semiautomated, extensible, and ontology-based approach to infrastructure service discovery and selection only based on design-time constraints (e.g., the renting cost, the data center location, the service feature, etc.). In this paper, we extend our approach to include the real-time (run-time) QoS (the end-to-end message latency and the end-to-end message throughput) in the decision-making process. The hosting of next-generation applications in the domain of online interactive gaming, large-scale sensor analytics, and real-time mobile applications on cloud services necessitates the optimization of such real-time QoS constraints for meeting service-level agreements. To this end, we present a real-time QoS-aware multicriteria decision-making technique that builds over the well-known analytic hierarchy process method. The proposed technique is applicable to selecting Infrastructure as a Service (IaaS) cloud offers, and it allows users to define multiple design-time and real-time QoS constraints or requirements. These requirements are then matched against our knowledge base to compute the possible best fit combinations of cloud services at the IaaS layer. We conducted extensive experiments to prove the feasibility of our approach

Fast and sensitive taxonomic classification for metagenomics with Kaiju

Metagenomics emerged as an important field of research not only in microbial ecology but also for human health and disease, and metagenomic studies are performed on increasingly larger scales. While recent taxonomic classification programs achieve high speed by comparing genomic k-mers, they often lack sensitivity for overcoming evolutionary divergence, so that large fractions of the metagenomic reads remain unclassified. Here we present the novel metagenome classifier Kaiju, which finds maximum (in-)exact matches on the protein-level using the Burrows–Wheeler transform. We show in a genome exclusion benchmark that Kaiju classifies reads with higher sensitivity and similar precision compared with current k-mer-based classifiers, especially in genera that are underrepresented in reference databases. We also demonstrate that Kaiju classifies up to 10 times more reads in real metagenomes. Kaiju can process millions of reads per minute and can run on a standard PC. Source code and web server are available at http://kaiju.binf.ku.dk

Neue numerische Methoden zur Bearbeitung und 3D-Interpretation von Geodaten und -modellen in interdisziplinärer Forschung

In dieser Arbeit wird gezeigt, wie Ansätze und Verfahren aus der Geoinformatik die Prozessierung und Interpretation von Daten in der Geophysik, speziell der Potentialverfahren unterstützen. Im Rahmen des BMBF-Verbundprojekts AIDA wurde für ein Untersuchungsgebiet in Norddeutschland ein 3D Untergrundmodell entwickelt. Hier wird gezeigt, wie die Modellgeometrie für die Schweremodellierung aufbereitet wurde. Anschließend wird ein hier entwickeltes Verfahren zur statistischen Abschätzung unbekannter Verteilungen von Materialparametern im Untergrund abgeleitet und gezeigt, wie oberflächennahe Dichten aus einer vorhandenen Verteilung der spezifischen Widerstände abgeschätzt werden können. Der heutzutage übliche enorm große Datenumfang geophysikalischer Datensätzen erschwert die numerische Verarbeitung oft massiv. Daher wird untersucht, wie Punktdatensätze und triangulierte Modelle so optimiert werden können, dass sie trotz erheblich reduziertem Datenumfang für geophysikalische Anwendungen bei der Modellierung verwendet werden können. Das in dieser Arbeit entwickelte Verfahren „CIDRe“ erlaubt die informationserhaltende Reduzierung der Punktmenge in hochaufgelösten Datensätzen. Auch eine enorm hohe Anzahl von Dreiecken in einem triangulierten Geometriemodell erschwert die Verwendung dieser Geometrie in der 3D Modellierung und bei der Visualisierung. Um die Dreiecksanzahl dieser Modelle zu reduzieren, werden Verfahren vorgestellt, die hoch aufgelöste triangulierte Modelle vereinfachen und dabei deren “Form” weitgehend erhalten. Im letzten Teil der Arbeit wird die Verwendung von 3D Druck für geophysikalische Anwendungen untersucht. Es wird gezeigt, dass mit analogen Repräsentationen von geophysikalischen Ergebnissen ein hoher kommunikativer Mehrwert erzielt werden kann

Temperature-triggered liquefication of hydrogels for intentional implant removal

The Diels-Alder (DA) reaction is one of the most studied thermoreversible reactions, suitable for the preparation of thermoreversible crosslinked materials. In this study, temperature- triggered liquefaction of DA hydrogels will be investigated. A DA model reaction is used to determine the retro- DA temperature of the two stereoisomers. A hydrogel based on furan-functionalized Poly-(N-(2-hydroxy-propyl) methacryl amide (PHPMA) and 4-arm-polyethylene glycol (PEG) with maleimide endgroups is rheologically investigated and liquefaction experiments are performed

Reversibility of the bromination of N-alkylanilines

Except for alkylation, sulfonation, and iodination, electrophilic substitution of aromatic compounds is held to be irreversible. However, isomerization, disproportionation, and dehalogenation have also been observed when brominated aromatic compounds are heated in the presence of Lewis acids

Reversibilität der Bromierung von N-Alkylanilinen

Mit Ausnahmne von Alkylierung, Sulfonierung und Jodierung gelten elektrophile Substitutionen an Aromaten als irreversibel. Bei starkem Erhitzen in Gegenwart von Lewissäuren hat man jedoch auch bei bromierten Aromaten Isomerisierung, Disproportionierung und Enthalogenierung beobachtet. Für die Leichtigkeit der Rückreaktion bei elektrophilen Substitutionen ist die Stabilisierung des intermediär auftretenden σ-Komnplexes entscheidend, die durch sterische und elektronische Faktoren zu beeinflussen ist. Da NR2-Substituenten kationische Zwischenstufen besonders stark stabilisieren, sind Isomerisierungen und Enthalogenierungen am ehesten bei Dialkylamino-halogen-benzolen zu erwarten