9-мавзу. Геномикани ўрганишда биоинформатиканинг роли. Режа

9-мавзу. Геномикани ўрганишда биоинформатиканинг роли.
Режа:

1. 
   Биоинформатиканинг фан сифатида шаклланиш тарихи. Унинг предмети, вазифалари ва объектлари.
   
2. 
   Замонавий биологик тадқиқотдарда биоинформатиканинг аҳамияти.
   
3. 
   Биоинформатика ривожланиш бочқичлари ва ютуқлари.
   
4. 
   Ген онтологияси.
   

Биоинформатика ўзи нима?
Математик ҳисоблаш усуллари ҳамда информацион технологиялар ёрдамида турли хил биологиядаги муаммоларни ечиш билан шуғулланадиган фан соҳаси.
Биоинформатика тарихи.
Биоинформатиканинг яралиш тарихи 13 асрларга бориб тақалади. Математика тарихига Фибоначчи (Fibonacci) номи билан кириб келган ёш итальян Леонардо (Leonardo of Pisa) биологик жараённинг биринчи математик моделини тузган ҳолда қуёнларнинг кўпайиши тўғрисидаги масалани тавсифлаб берган.

ХХ асрнинг 20 йилларига келиб яна бир итальян олими Вито Вольтерра (Vito Volterra) “ўлжа-йиртқич” кўринишидаги икки биологик турнинг ўзаро ҳаракат моделини яратди.

40 йиллар охирида биологияга физик ва математиклар кириб кела бошлади. Биологиянинг замонавий тарихи 1953 йилдан, америка олимлари Жеймс Уотсон (James Watson) ҳамда Фрэнсис Крик (Francis Crick) томонидан ДНК нинг қўш спираллиги кашф қилинган даврдан бошланди.

XXI аср бошларига келиб биоинформатика соҳаси жадал суръатда ривожлана бошлади. Бу эса ўз навбатида биологик тадқиқотлар бўйича олинган маълумотларнинг шу қадар кўпайиб кетганлиги ва бунда ҳар бир омилнинг эслаб қолиниши ва таҳлил қилинишида инсон имкониятлари чегараланиб қолганлиги ҳамда тобора кўпайиб бораётган ахборот хажмини саҳлаш зарурияти туғилганлиги билан боғланади. Илк кетма-кетликлари аниқланган бир неча юз оқсиллар ҳақида маълумотлар китоб-атлас шаклида нашр қилинган эди.

Дастлабки“маълумотлар банки”

Оқсил кетма-кетликлари ва уларнинг тузилиши бўйича атлас-китоб (1965 -1978)


Геном революцияси

Одам геномини ўрганиш бўйича илмий тадқиқотлар – яъни, одам геноми харитасини тузиб чиқиш ишлари АҚШ да 1984–йилда режалаштирилган.
20 асрнинг 70 йиллари бошларигача одам генетик карталари тузиш жуда секин даражада ривожланган. Одамнинг биринчи гени (рангни ажрата олмаслик гени) 1911 йилда Х-хромосомасида карталаштирилган. Биринчи Аутосом гени 1968 йилда карталаштирилган. 1973 йилга келиб одам хромасомасида 64 та ген карталаштирилган. 1994 йилда эса 5000 структур генлар ва 60000 дан зиёд ДНК маркер кетма-кетликлари карталаштирилган.
1996 йилга келиб қисқа тандем динуклеотид кетма-кетликларидан ташкил топган юқори информатив полиморф худудлар 5264 анализи асосида одам геномининг тўлиқ харитаси юзага келди; бу генетик маркерлардан 2032 тасининг ўрни аниқланди ва улар орасидаги ўртача масофа 1,6 сМ ни ташкил этди.
кДНК минглаб фрагменти нуклеотидлар кетма-кетлиги аниқланди, ДНК кетма – кетлигини компютерда излаш имконияти очилди ва оқсил молекуласидаги аминокислота кетма-кетлиги аниқланди.
Компютер алгоритми асосида генларнинг сони аниқланган, бу аниқланган генларнинг одам геномида оқсилларни кодлайди. Халқаро консорциум 31780та оқсил кодловчи генларни аниқлаган, Целера Геномикс фирмаси эса 39114та генларни аниқлаган.

Биоинформатика қуйидагиларни ўз ичига олади:

• 
  қиёсий геномикада компьютер таҳлилининг математик усуллари (геном биоинформатикаси);
  
• 
  оқсил структураларини башорат қилиш учун алгоритм ва дастурларни ишлаб чиқиш (структуравий биоинформатика);
  
• 
  мувофиқ ҳисоблаш услубиятлари стратегияси тадқиқоти ҳамда информацион мураккабликнинг биологик тизимлар томонидан умумий бошқарилиши.
  

Биоинформатика биология соҳасининг қуйидаги йўналишларида қўлланилади:

• 
  Геномика, транскриптомика ва протеомика;
  
• 
  Ривожланиш биологиясида компьютер моделлаштириш;
  
• 
  Ген тармоқларининг компьютер таҳлили;
  
• 
  Популяцион генетикада моделлаштириш.
  

Бугунги кунда биоинформатиканинг қуйидаги бўлимлари мавжуд:

• 
  Умумий биоинформатика;
  
• 
  Клиник биоинформатика;
  
• 
  Структуравий геномика;
  
• 
  Функционал геномика;
  
• 
  Фармакогеномика;
  
• 
  Клиник протеомика;
  
• 
  Функционал протеомика;
  
• 
  Структуравий протеомика.