Біоінформатика
Що таке біоінформатика?
Біоінформатика – це застосування обчислювальних технологій для обробки швидкозростаючого сховища інформації, пов’язаної з молекулярною біологією. Біоінформатика поєднує різні галузі дослідження, включаючи комп’ютерні науки, молекулярну біологію, біотехнології, статистику та техніку. Це особливо корисно для управління та аналізу великих наборів даних, таких як дані, що генеруються полями геноміки та протеоміки.
Ключові винос
- Біоінформатика використовує комп’ютери та інформаційні технології для великих наборів даних молекулярної біології.
- Біоінформатика розглядається як передова галузь біотехнологічного сектору, що використовується для відкриття нових препаратів та персоналізованих медичних процедур.
- Ця галузь тісно поєднує інформатику та штучний інтелект з мікробіологією та геномікою.
Розуміння біоінформатики
Хоча область біоінформатики існує десятиліттями, каталізатором її швидкого зростання в поточному тисячолітті став Проект геному людини, знаковий міжнародний науково-дослідний проект, завершений у квітні 2003 року, який вперше надав повний генетичний план людина.
Біоінформатика знаходить застосування у зростаючій кількості областей, таких як секвенування генів, дослідження експресії генів тавідкриття ліків.Наприклад, у медицині біоінформатику можна використовувати для виявлення зв’язків між конкретними захворюваннями та послідовностями генів, що їх спричиняють.У галузі фармакогеноміки використовуються дані біоінформатики для пристосування медичних процедур до пацієнтів, які їх приймають, на основі їх ДНК.
Біоінформатика також може бути використана для розробки більш ефективних вакцин завдяки розробці нових, більш сильних антитіл.
Цілі біоінформатики
Область біоінформатики має три основні цілі:
- Ефективно організувати величезні масиви даних молекулярної біології
- Розробити інструменти, які допомагають в аналізі таких даних
- Інтерпретувати результати точно і змістовно
Поява та стрімкий підйом біоінформатики були зумовлені значним збільшенням обчислювальної потужності та лабораторних технологій. Ці досягнення дали змогу обробляти та аналізувати цифрову інформацію – ДНК, гени та геноми – у самому серці життя.
Оскільки біоінформатику можна використовувати в будь-якій системі, де інформація може бути представлена в цифровому вигляді, вона може застосовуватися у всьому спектрі живих організмів, від одиничних клітин до складних екосистем.
Приклад того, на що здатна біоінформатика
Щоб отримати уявлення про приголомшливі обсяги даних та інформації, з якими доводиться мати справу біоінформатиці, розглянемо геном людини. Геном – це повний набір ДНК організму.
Молекули ДНК складаються з двох скручених парних ланцюгів, і кожна ланцюг складається з нуклеотидних основ, які включають наступне:
- Аденин (A)
- Тимін (T)
- Гуанін (G)
- Цитозин (C)
Геном людини містить близько 3 мільярдів цих пар основ.Секвенування геномів передбачало з’ясування точного порядку всіх 3 мільярдів цих нуклеотидів ДНК, що було б неможливо без величезних обчислювальних потужностей.
Вчені розшифрували ДНК тисяч організмів, створивши величезну бібліотеку генетичних даних.
Це створило багато підполів, які використовують ці дані по-різному. Прикладом є обчислювальна еволюційна біологія. Це поле дослідження вивчає, як ДНК виду змінюється з часом, надаючи набагато більш детальну інформацію, ніж фізичне порівняння.