15. ÖMG-Kongress
Jahrestagung der Deutschen Mathematikervereinigung

16. bis 22. September 2001 in Wien


Sektion 3 - Diskrete Mathematik, Algorithmen
Donnerstag, 20. September 2001, 16.00, Hörsaal 23

 

Durch Chromosomenanordnungen induzierte Permutationen

Dietmar Dorninger, TU Wien

 

Während eines bestimmten Stadiums der Zellteilung, der sog. Metaphase, bilden die $ n$ Centromere eines haploiden Satzes von Chromosomen annähernd ein ebenes regelmäß iges $ n$-Eck. Dabei besteht jedes einzelne Chromosom aus einem kurzen und einem langen Arm, die über das Centromer miteinander verbunden sind. Die Kenntnis der Anordnung der Chromosomen in der Metaphase, d.h., die entsprechende Permutation der $ n$ Centromere, ist für das Verständnis des Mechanismus der Zellteilung von wesentlicher Bedeutung und kann an Hand des sog. Bennett-Modells durch Bestimmung der Armlängen aller Chromosomen auf bestimmte Weise vorhergesagt werden.
Es wird gezeigt, wie das Bennett-Modell durch ein algebraisches und durch ein dazu äquivalentes graphentheoretisches Modell mathematisiert werden kann, wodurch mögliche Inkonsistenzen des biologischen Modells aufgezeigt werden, welche sich durch eine weniger stringente Interpretation der biologischen Annahmen beseitigen lassen.
Mathematisch gesprochen handelt es sich um Fragen wie: Gegeben ist eine Klasse $ K_n$ von Permutationen mit gewissen Eigenschaften. Ist $ K_n=S_n$? ($ S_n:$ symmetrische Gruppe vom Grad $ n$) Falls $ K_n \neq S_n$, wie viele Elemente hat $ K_n$, und wie kann $ K_n$ auf einfache Weise charakterisiert werden?
Neben Ergebnissen, welche für praktische Zwecke ausreichende Lösungen bieten, werden auch Probleme vorgestellt, die eher vom mathematischen als vom biologischen Standpunkt von Interesse sind. Auf die Problematik der experimentellen Verifizierung der gefundenen Ergebnisse wird verwiesen.

[1] D. Dorninger: Algebraic analysis of chromosome order. Demonstratio Math. 26 (1993), 237-248.
[2] D. Dorninger: Hamiltonian circuits determining the order of chromosomes. Discrete Appl. Math. 50 (1994), 159-168.
[3] D. Dorninger und B. Hueber: On Hamiltonian graphs arising from spatial orders of chromosomes of even number. Demonstratio Math. 34 (2001), im Druck.
[4] D. Dorninger: Algorithms for reconstructing the spatial order of chromosomes. ZAMM 76 (1996) S2, 521-522.

E-Mail: d.dorninger@tuwien.ac.at
Homepage: www.algebra.tuwien.ac.at/dorninger/


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