بیوانفورماتیک چیست؟
(قسمت اول)
حجم فوق‌العاده زیاد داده‌های مولکولی و الگوهای مبهم و مرموز آنها ما را بر آن داشته است تا به پایگاه‌های داده و ابزارهای تحلیل داده‌ها نیاز مبرم پیدا کنیم. تلاش و هدف ما یافتن روشهای جدید، جهت مدیریت این داده‌های حجیم و پیچیده است و نیز فراهم کردن بستری جهت دسترسی به ابزارهای رایانه‌ای و الگوریتم‌های قدرتمند ریاضی تا این حجم داده‌ها را تحلیل نماییم.
نیاز علم ژنتیک به کامپیوتر
بیولوژی مولکولی و علم ژنتیک مسایلی در پیش دارند که بیوانفورماتیک می‌تواند با به‌کارگیری این اطلاعات کامپیوتری شده به حل آنها کمک نماید. حجم فوق‌العاده زیاد داده‌ها جهت نگهداری و مقایسه رکوردهای میلیونی بسیار مشکل و گاهی غیر ممکن است. یکی از کاربردهای بیوانفورماتیک تحلیل این داده‌ها جهت پی بردن به معمای تکامل هستی است. حل این معما در میلیاردها نوکلئوتید درون ژنوم موجودات زنده نهفته است.
پایگاه داده
پایگاه داده یک برنامه کامپیوتری است که با روشهای بسیار منظمی اطلاعات را در کامپیوتر ذخیره می‌کند و با سرعت فوق‌العاده‌ای در آن اطلاعات جستجو کرده و نتیجه‌ی جستجو را ارائه می‌دهد. مشهورترین کاربرد بیوانفورماتیک در تحلیل توالی هاست. توالی‌های DNA مربوط به ارگانیسم‌های مختلف جهت دستیابی سریع و مقایسه آنها با یکدیگر، در پایگاه‌های داده ذخیره می‌شوند.
پروژه ژنوم انسان که از سال 1996 تا سال 2003 به طول انجامید نمونه‌هایی از تحلیل توالی‌هاست. در این پروژه با استفاده از رایانه‌های بزرگ و روشهای مختلف بدست آوردن توالی‌ها، همه ژنوم انسان تعیین توالی گردید و درون یک پایگاه داده قرار گرفت. با کامل شدن نقشه ژنوم انسان، بیوانفورماتیک در تحقیق سرطان‌ها به امید رسیدن به یک درمان موفق و نهایی بسیار با اهمیت شده است.
در شکل زیر انواع پایگاه‌های داده‌ها براساس نوکلئوتیدی و پروتئینی مشخص شده و نوع کشور حمایت‌کننده از پایگاه داده مربوطه مشخص شده است.
پایگاه داده به دو دسته اصلی و فرعی تقسیم می‌شوند. نتایج حاصل از تحقیقات علمی مانند توالی‌های نوکلئوتیدی یک ژن خاص، که در یک آزمایش تجربی به دست آمده است درون پایگاه‌های داده اصلی قرار می‌گیرند. این داده‌ها خام و بدون تحلیل هستند. نمونه‌ای از این پایگاه‌ها GenBank است که توالی‌های نوکلئوتیدی را نگهداری می‌کند. این پایگاه توسط NCBI مدیریت می‌شود.
بیوانفورماتیک
با پیشرفت علم ژنتیک، ژن بعنوان فاکتور اصلی در برنامه‌ریزی عملکرد سلول و به دنبال آن کنترل ویژگی‌های موجود زنده شناخته شد. به این ترتیب، تمایل برای شناخت هر چه بیشتر ژن‌ها به منظور توجیه پدیده‌های زیستی و بهبود زندگی انسان بعنوان پیچیده‌ترین موجود، به طرز چشمگیری افزایش یافته است، تا حدی که در چند دهه‌ی اخیر، تجهیزات مورد نیاز در تحقیقات مولکولی به طور گسترده‌ای افزایش یافته و امروزه تحقیقات مولکولی جزء مطالعات رایج آزمایشگاه‌های زیستی است.
بیوانفورماتیک علم نوینی است که در آن با استفاده از کامپیوتر، نرم افزارهای کامپیوتری و بانک‌های اطلاعاتی سعی می‌گردد تا به مسائل بیولوژیکی بخصوص در زمینه‌های سلولی و مولکولی پاسخ داده شود. در این علم با بکارگیری کامپیوتر سعی می‌گردد تا تحقیقات وسیع‌تری در خصوص پروتئین‌ها و ژن‌ها بعمل آید. بدین ترتیب دو فعالیت برجسته‌ای که بیوانفورماتیک‌دانان به آن مشغول هستند، پروتئومیکس و ژنومیکس است. ژنومیکس شامل تجزیه و تحلیل داده‌ها و اطلاعات ژنتیکی بخصوص ژنوم موجودات است.
ادامه دارد...
سمانه سادات عنایتی
بخش دانش و زندگی تبیان
منابع:
Mount, David W. (2002). Bioinformatics: Sequence and Genome Analysis. Spring Harbor Press.
Biochemistry and Biophysics Methods. Rezaei.S (2011)
Bioinformatics – Trends and Methodologies. InTech. Retrieved 8 Jan 2012.
مطالب مرتبط:
