Bioinformatiker als Bioinformatiker - Arbeiten in der Naturwissenschaft

Die Biologie fasziniert dich, aber langwieriges Pipettieren dürfen andere erledigen? Die Arbeit am Rechner liegt dir, aber Excel unterfordert dich? Der Beruf Bioinformatiker ist die Schnittstelle zwischen klassischer Naturwissenschaft und moderner Informationstechnologie und das digitale Zeitalter sorgt für eine ausgesprochen gute Arbeitsmarktsituation.Die Bioinformatik hat zuletzt die spannendsten Fragen in der Biologie beantwortet. Gleichzeitig hat sie auch genauso viele neue und interessante Fragestellungen aufgeworfen. Im Beruf Bioinformatiker ist dir so auch in Zukunft ein abwechslungsreicher und aufregender Job sicher.

Spezialisierungen
Bioinformatiker/in

Arbeitsalltag und Aufgaben als Bioinformatiker

Arbeitsalltag als Bioinformatiker Bioinformatiker/in werden

Next Generation Sequencing und tausende Genomanalysen liefern dir unzählige Daten, die du in Reih und Glied bringst. Der genomische Code ist für dich nicht nur eine Aneinanderreihung von Adenin und Cytosin, sondern der Schlüssel, um Grundlagen der Vererbung, Verwandtschaft und der biochemischen Struktur zu erklären. ACTAACTGGAACT – das ist deine Sprache. Egal ob Biologe, Mathematiker, Informatiker oder Statistiker – viele unterschiedliche Fachrichtungen finden in Masterstudien oder im Berufsleben ihren Platz in der Bioinformatik. 

Während die meisten klassischen Biologen im Labor stehen und im Freiland Populationsdichten messen oder an der Küste nach Organismen suchen, bleibt dein Arbeitsplatz stets derselbe. Das heißt aber nicht, dass der Beruf Bioinformatiker weniger spannend ist.

Die häufig genutzte Schrotschuss-Sequenzierung zielt darauf ab, Genomsequenzen von 600-800 Basenpaaren Länge zu erstellen. Im Beruf Bioinformatiker ist es dann deine Aufgabe, aus den vielen Fragmenten ein einzelnes, vollständiges Genom werden zu lassen. Bei den 3 Milliarden Basenpaaren macht das noch immer 50 Millionen DNA-Fragmente. Wenn das nach intensiver Arbeit geglückt ist, kannst du mit der Sequenz gleich weiterarbeiten.

Wurde eine bisher unbekannte Zellkomponente isoliert, kannst du  von der Genomanalyse bis hin zur Visualisierung tätig werden. Die DNA-Sequenz verrät dir, welche Struktur und womöglich welche Funktion das Protein übernimmt.

Bei Proben, die einfach aus der Umwelt genommen werden, bestimmst du dagegen über die DNA, welche Organismen sich dort befinden. Darüber hinaus kannst du bestimmen, ob sie mit bisher bekannten Lebewesen verwandt sind und inwiefern sich homologe oder autologe Gene wiederfinden lassen. Dazu vergleichst du die Sequenzen mit den üblichen, weltweit genutzten Datenbanken wie der RCBS ProteinDataBase. Dort findest du sogar mögliche Interaktionen und Ähnlichkeiten mit anderen, bereits identifizierten Proteinen.

Andere Software hilft dir dabei, die 3D-Struktur zu simulieren, mit der sich weitere Rückschlüsse ziehen lassen. Arbeitest du in der pharmazeutischen oder biotechnologischen Industrie, ermöglicht dir die Software auch, biologische oder chemische Prozesse ohne jegliche Experimente zu simulieren oder sogar eigene Proteine zu designen.

 

Der Beruf Bioinformatiker qualifiziert dich aber nicht nur zum Nutzer, sondern auch zum Programmierer. Wenn du spezielle Programme benötigst und die bisher zugänglichen Anwendungen diesen Anforderungen nicht gerecht werden, sind deine Programmierkenntnisse gefragt, um das Projekt voranzutreiben. So kannst du einerseits bei Entwicklung von Datenbanken mitwirken, aber auch spezielle Analyse- oder Visualisierungssoftware erstellen oder die informatische Umsetzung von automatisierten Sequencen unterstützen. In jedem Fall ist es deine Aufgabe, neue Methoden und effizientere Software zu konzipieren.

Die Trends der Biotechnologie und Biomedizin wie etwa Next Generation Sequencing werden auch noch in Zukunft für einen spannenden Beruf als Bioinformatiker garantieren. So wird schon jetzt häufiger die DNA von Patienten untersucht, um ihnen eine bessere Diagnose zu ermöglichen.

Voraussetzungen für den Bioinformatiker

Der Beruf Bioinformatiker spielt sich hauptsächlich am Computer ab, deshalb solltest du keinerlei Probleme damit haben, den lieben langen Tag vor dem Bildschirm zu sitzen. Darüber hinaus solltest du interdisziplinär denken können, denn in Unternehmen hast du oft auch mit anderen Wissenschaftlern und Fachrichtungen zu tun.

Bekommst du eine Gensequenz,  modellierst du daraus die 3D-Ansicht des Proteins. Da die Visualisierung stets von Algorithmen übernommen wird, solltest du logisches und räumliches Denken beherrschen, um mögliche Fehler der Software festzustellen. Ebenso fallen in vielen Bereichen mathematische Modelle an.

Für den Beruf als Bioinformatiker können sich sowohl Biologen, Mathematiker, Statistiker oder Informatiker bewerben. Je nachdem aus welcher Richtung du kommst, hast du es also mit harter Konkurrenz zu tun. Je mehr Kenntnisse du auch auf den anderen Gebieten vorweisen kannst, desto besser positionierst du dich bei deiner Bewerbung. Als Biologe solltest du Programmierkenntnisse, relevante Praktika oder Studienschwerpunkte vorweisen können. Als Mathematiker solltest du ein grundsätzliches Interesse an den Biowissenschaften und ebenfalls grundsätzliche Programmierkenntnisse haben. Für den Informatiker gilt ebenfalls, dass neben deinen bisherigen fachlichen Kompetenzen eine Neigung zur Biologie gewünscht ist, schließlich sind viele Analysen dazu da, um Moleküle und Organismen miteinander zu vergleichen, Strukturähnlichkeiten von Proteinen zu finden, biochemische Stoffe mit zu entwickeln oder Ähnliches. Als Mathematiker oder Informatiker musst du dir eventuell fachlichen Background nebenher aneignen, um biologische oder biotechnologische Verfahren und Methoden zu verstehen.

Viele Projekte werden zwar in Teams oder Arbeitsgruppen bearbeitet, dennoch gehst du deine Aufgaben größtenteils selbstständig an. Daher ist von dir ein großes Maß an Selbstdisziplin gefordert, wenn du bei der Problemlösung mal freie Hand bekommst.

Spezialisierungsmöglichkeiten

Die Bandbreite der Bioinformatik hat sich in den letzten Jahren stetig vergrößert. Neben der typischen Genomsequenzierung bestehen die heutigen Herausforderungen insbesondere darin, den immer wachsenden Datenmengen Herr zu werden. Die weltweit nutzbaren Datenbanken müssen programmiert und gepflegt werden. Während die Forschung fortschreitet, so müssen auch die Datenbanken ständig um Funktionen erweitert und gemäß neuen Erkenntnissen strukturiert werden.

In der Forschung geht es um grundsätzliche Prinzipien der Bioinformatik. So entwickelst du neue Methoden und geeignete Algorithmen um die Sequenzierung zu beschleunigen oder effizienter und präziser zu machen, genauso wie die Vorhersage von Strukturmodellen voranzubringen. An Hochschulen und Universitäten sowie wenigen Instituten oder Unternehmen findest du hier deinen Platz.

Den Beruf Bioinformatiker kannst du auch praktisch angewandt ausüben. In der Medizin oder Health Care finden bioinformatische Methoden ebenfalls immer öfter Verwendung. So können schon heute menschliche Genome entschlüsselt werden, um Risiken von Krankheiten frühzeitig zu entdecken, indem spezielle kritische Gene identifiziert werden. Zwar ist diese Methode noch immer kostenintensiv, allerdings sinken die Preise kontinuierlich. Einerseits kannst du hier an der Entwicklung der Programme und Automaten mitwirken, andererseits kümmerst du dich auch um die Analyse der Patienten-DNA.

In der Industrie geht es meistens um die Entwicklung eines passenden Wirkstoffes. So prüfst du in pharmazeutischen Unternehmen bestimmte Proteine anhand ihrer Struktur auf bisher unbekannte Bindungspartner, Liganden. Es gibt zwar bereits Software auf dem Markt, allerdings schreiben Bioinformatiker die Anwendungen zugeschnitten auf die Unternehmen.

In der freien Wirtschaft hast du im Beruf Bioinformatiker mehrere Spezialisierungsmöglichkeiten. So kannst du im Vertrieb der Sequenzierungsautomaten tätig sein, den Kundensupport unterstützen, ins Management rutschen oder die Qualitätssicherung übernehmen. In der klassischen Forschung entfallen diese Sparten.

Spezialisierungen
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Fachjargon
Aligment

Die DNA liegt zwar eigentlich als Doppelstrang vor, da diese zueinander komplementär sind, reicht in der Bioinformatik ein Strang meistes aus. Werden nun zwei einzelne Stränge miteinander verglichen, müssen diese so aneinander angelegt werden, dass die Basenpaarung möglichst übereinstimmt – das ist zumindest in sehr vielen phylogenetischen Fragestellungen das Ziel. Der Prozess, die Einzelstränge passend zueinander auszurichten, nennt sich Alignment.

Microarray

Diese werden häufig auch als Genchips oder Biochips bezeichnet. Hierbei handelt es sich um molekularbiologische Untersuchungssysteme. Der Zweck besteht darin, möglichst viele Analysen mit sehr geringen Mengen an Probematerial durchzuführen. Kleine Sequenzen der Probe sollen dann mit vorgefertigte cDNA oder cRNA-Stränge hybridisieren. Mit Fluoreszenzfarbstoffen kann das dann kenntlich gemacht werden.

BLASTen

Blast ist ein vielgenutztes, frei zugängliches Programm, um Alignments zu erstellen und Genomsequenzen miteinander zu vergleichen. Da diese Ausdrücke, die im Berufsalltag so häufig fallen, viel zu lang sind, heißt es unter den Bioinformatiker nur noch: „Ich muss die Sequenzen blasten.“

Wusstest du schon, dass...
  • das „human genome project“, also die Sequenzierung des ersten menschlichen Genoms, bis 2001 über 3,8 Milliarden US-Dollar gekostet hat? 2011 kostete es nur noch knapp 10.000 Dollar.
  • eigentlich Rosalind Franklin die Doppelhelix-Struktur in ihren Experimenten herausgefunden hat? Die Erkenntnis hat sie jedoch nur in ihrem Tagebuch verewigt. Francis Crick hingegen soll unter LSD-Einfluss auf diese DNA-Struktur gekommen sein.
  • die ersten Sequenzierungsmethoden bereits 1977 entstanden sind?
Was man kennen und können sollte
Grundwissen
  • Mathematik (Statistik)
  • Biologie (Genetik,Biochemie)
  • Englisch (Fachsprache)
Fachkenntnis
  • Übliche Programmiersprachen (Unix/Python/…)
  • Umgang mit typischen Datenbanken (PDB,…)
Verwandte Berufsfelder:
Bioinformatiker als Beruf - Infos zur Arbeit in der Medizin

Beruf als
Bioinformatiker/in

Biologe, Informatiker, Biologin, Informatikerin, Bioinformatikerin Bevorzugte Studiengänge
Work-Life-Balance: 40 Stunden: Entspannt
Durchschnittliches Einstiegsgehalt: 1900-2800 €
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Spitzenverdiener 7300 €