Contoh topik utama bidang ini meliputi basis data untuk
- mengelola informasi biologis,
- penyejajaran sekuens (sequence alignment),
- prediksi struktur untuk meramalkan bentuk struktur protein maupun struktur sekunder RNA,
- analisis filogenetik, dan
- analisis ekspresi gen.
Latar Belakang Bioinformatika
- Kemajuan bioteknologi dan teknologi informasi
- Dilatarbelakangi oleh ledakan data (data explosion) observasi biologi sebagai hasil yang dicapai dari kemajuan bioteknologi. Contohnya adalah pertumbuhan pesat database DNA pada GenBank. Genbank adalah database utama dalam biologi molekuler, yang dikelola oleh NCBI (National Center for Biotechnology Information) di AS.
Peluang Bioinformatika
Ilmu bioinformatika lahir atas insiatif para ahli ilmu komputer berdasarkan artificial intelligence. Mereka berpikir bahwa semua gejala yang ada di alam ini bisa dibuat secara artificial melalui simulasi dari gejala-gejala tersebut. Untuk mewujudkan hal ini diperlukan data-data yang yang menjadi kunci penentu tindak-tanduk gejala alam tersebut, yaitu gen yang meliputi DNA atau RNA. Bioinformatika ini penting untuk manajemen data-data dari dunia biologi dan kedokteran modern. Perangkat utama Bioinformatika adalah program software dan didukung oleh kesediaan internet
Teknologi DNA Rekombinan
- Perkembangan teknologi DNA rekombinan memainkan peranan penting dalam lahirnya bioinformatika.
- Teknologi DNA rekombinan memunculkan suatu pengetahuan baru dalam rekayasa genetika organisme yang dikenal dengan bioteknologi.
- Perkembangan bioteknologi dari bioteknologi tradisional ke bioteknologi modern salah satunya ditandainya dengan kemampuan manusia dalam melakukan analisis DNA organisme, sekuensing DNA dan manipulasi DNA.
Sejarah Bioinformatika
- 1960an: penerapan bidang-bidang dalam bioinformatika seperti pembuatan pangkalan data dan pengembangan algoritma untuk analisis sekuens biologi.
- 1960an: Pangkalan data sekuens protein mulai dikembangkan di Amerika Serikat.
- 1970an: pangkalan data sekuens DNA dikembangkan di Amerika Serikat dan Jerman pada Laboratorium Biologi Molekuler Eropa (European Molecular Biology Laboratory).
- 1970an: Penemuan teknik sekuensing DNA menjadi landasan terjadinya ledakan jumlah sekuens DNA yang dapat diungkapkan pada 1980an dan 1990an.
- Hal ini menjadi salah satu pembuka jalan bagi proyek-proyek pengungkapan genom, yang meningkatkan kebutuhan akan pengelolaan dan analisis sekuens, dan pada akhirnya menyebabkan lahirnya bioinformatika.
- 1980an: Bioinformatika pertamakali dikemukakan untuk mengacu kepada penerapan ilmu komputer dalam bidang biologi. Tepatnya, istilah Bioinformatika pertama kali diperkenalkan pada 1979 oleh Paulien Hogeweg.
Biologi molekular
Merupakan salah satu cabang biologi yang merujuk kepada pengkajian mengenai kehidupan pada skala molekul. Ini termasuk penyelidikan tentang interaksi molekul dalam benda hidup dan kesannya, terutama tentang interaksi berbagai sistem dalam sel, termasuk interaksi DNA, RNA, dan sintesis protein, dan bagaimana interaksi tersebut diatur.
Pangkalan data
Pada dasarnya data-data gen yang sudah ada ini bisa menekan banyaknya waktu dan biaya yang diperlukan untuk menyelesaikan sebuah penelitian.Sebagai contoh, untuk menciptakan obat untuk penyakit tertentu, seorang peneliti bisa memulai dengan melihat karakteristik dan fungsi gen yang sudah ada dalam data, untuk kemudian dibandingkan dan diteliti lebih lanjut.
Daripada memulai dengan ribuan kemungkinan yang ada, akan lebih menghemat waktu dan biaya bila peneliti memulai dengan yang memiliki kemungkinan berhasil paling tinggi.
- Pangkalan data primer: digunakan untuk menyimpan sekuens primer asam nukleat dan protein.
- Pangkalan data sekunder: digunakan untuk menyimpan motif sekuens protein,
- Pangkalan data struktur: digunakan untuk menyimpan data struktur protein dan asam nukleat.
Pangkalan data primer
Pangkalan data primer untuk sekuens asam nukleat saat ini adalah
- GenBank (Amerika Serikat),
- EMBL (the European Molecular Biology Laboratory, Eropa), dan
- DDBJ (DNA Data Bank of Japan, Jepang).
Ketiga pangkalan data tersebut bekerja sama dan bertukar data secara harian untuk menjaga keluasan cakupan masing-masing pangkalan data. Sumber utama data sekuens asam nukleat adalah submisi (pengumpulan) langsung dari
- peneliti individual,
- proyek sekuensing genom, dan
- pendaftaran paten.
Selain berisi sekuens asam nukleat, entri dalam pangkalan data sekuens asam nukleat pada umumnya mengandung informasi tentang
- jenis asam nukleat (DNA atau RNA),
- nama organisme sumber asam nukleat tersebut, dan
- segala sesuatu yang berkaitan dengan sekuens asam nukleat tersebut.
Selain asam nukleat, beberapa contoh pangkalan data penting yang menyimpan sekuens primer protein adalah PIR (Protein Information Resource, Amerika Serikat), Swiss-Prot (Eropa), dan TrEMBL (Eropa). Ketiga pangkalan data tersebut telah digabungkan dalam UniProt, yang didanai terutama oleh Amerika Serikat. Entri dalam UniProt mengandung informasi tentang sekuens protein, nama organisme sumber protein, pustaka yang berkaitan, dan komentar yang pada umumnya berisi penjelasan mengenai fungsi protein tersebut.
Pangkalan data primer: Genbank
Genbank, dioperasikan oleh NCBI (National Center for Biotechnology Information) mengakomodasi semua publikasi sequences of DNA, dengan annotations (penjelasan atau catatan), yang secara konstan akan selalu berkembang dan diperbaharui. Penjelasan meliputi identifikasi suatu gen, produk gen (jika diketahui), link informasi lain yang terkait dengan sumber database lain.NCBI berisi informasi dari sekuens DNA yang sama dengan sekuens DNA dalam EMBL (European Molecular Biology Laboratory) dan DDBJ (DNA Data Bank of Japan)
Pangkalan data primer: OMIM
OMIM, (Online Mendelian Inheritance in Man—woman), adalah insiklopedia gen-gen manusia dan penyakit genetik, merupakan penghubung untuk entry gen pada GenBank dan literatur ilmiah pada PubMed, berisi informasi berbagai gen manusia komplit dan paling baru.
Pangkalan data primer: PDB
PDB (Protein Data Bank) berisi semua publisitas yang ada secara eksperimen telah dideterminasi (oleh x-ray crystallography dan NMR) sebagai model structural proteins dan asam nukleat. Tidak berisi model homologi atau tipe model teoritis lainnya.
Pangkalan data primer: PubMed
Diskripsi pada Wikipedia sebagai “suatu kebebasan mengakses sititasi database MEDLINE dan abstrak artikel riset biomedik. Subjek utama adalah riset di bidang kedokteran, dan PubMed juga mempublikasi bidang yang terkait dengan bidang kedokteran, seperti kebidanan dan disipiin kesehatan lainnya. Hal ini secara menyeIuruh meliputi keilmuan yang berhungan dengan ilmu seperti biokemia dan biologi sel. Situs ini ditawarkan oleh the United States National Library of Medicine di the National Institutes of Health sebagai bagian dari the Entrez information retrieval system.“
Pangkalan data primer : UniProt Knowledgebase
UniProt Knowledgebase (Swiss-Prot and TrEMBL), dioperasikan oleh SIB (Swiss Institute of Bioinformatics) dan EBI (European BioinformaticsInstitute), berisi sebagian besar publikasi yang ada berupa sekuens protein (bukan DNA atau RNA). Sekuens dalam Swiss-Prot dijelaskan secara manual dan menyediakan atau menghubungkan pengguna dengan semua informasi publisitas yang berisi sekuens tersebut. Sequences pada TrEMBL dikoleksi dan dijabarkan secara otomatis dari sekuens database, dan akan membuat jalannya menuju Swiss-Prot, tetapi tidak hanya setelah mereka secara manual menjabarkan Swiss-Prot standards.
Tools Bioinformatika : BLAST
Perangkat bioinformatika yang berkaitan erat dengan penggunaan pangkalan data sekuens Biologi ialah BLAST (Basic Local Alignment Search Tool). Penelusuran BLAST (BLAST search) pada pangkalan data sekuens memungkinkan ilmuwan untuk mencari sekuens baik asam nukleat maupun protein yang mirip dengan sekuens tertentu yang dimilikinya. Hal ini berguna misalnya untuk menemukan gen sejenis pada beberapa organisme atau untuk memeriksa keabsahan hasil sekuensing atau untuk memeriksa fungsi gen hasil sekuensing. Algoritma yang mendasari kerja BLAST adalah penyejajaran sekuens.
Tools Bioinformatika : PDB
PDB (Protein Data Bank, Bank Data Protein) ialah pangkalan data tunggal yang menyimpan model struktur tiga dimensi protein dan asam nukleat hasil penentuan eksperimental (dengan kristalografi sinar-X, spektroskopi NMR, dan mikroskopi elektron). PDB menyimpan data struktur sebagai koordinat tiga dimensi yang menggambarkan posisi atom-atom dalam protein atau pun asam nukleat.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar