Биоинформатика: пути развития I перспектива

разделы
биоинформации
И каждый из них по-своему прав.
Существуют такие биологические утверждения, которые сначала были предсказаны,
а потом проверены, и оказалось, что так и есть. Отсюда появляются такие отрасли
биоинформатики, как предсказательная, аналитическая,
ственные препараты.
что:
Биоинформатика не имеет применения в следующих биологических науках:
В-четвертых, биоинформатика — это возможность быстрого раскрытия структуры
макромолекул, поиска новых мишеней и создания новых врачей.
В практическом смысле биоинформатика является прикладной наукой, которая
служит интересам биологов. К области технической биоинформатики относится
первичная обработка данных. Полученные данные надо где-то хранить, обеспечивать
к ним удобный доступ и т.д. Более сложный и интересный биоинформатик - получить
из генома конкретные данные: белок А имеет определенные функции, ген В включен
в определенных условиях и т.д. В этом и состоит практическое применение науки
биоинформатики.
Трети считают, что биоинформатика - это лиш лиш разницы с аналогом
молекулярной биологии, что молекулярной биологией занимается научными
исследованиями в биррке, а биоинформатика - при мощи мощ ныx компьютерных
систем.
- биоинформатика и целломика;
– клиническая биоинформатика; –
структурная геномика; –
функциональная геномика;
Machine Translated by Google

---

Несговорова Г.П. Биоинформатика: пути развития и перспективы
75
2.1. Анализ генетических последовательностей
– фармакогеномика; –
клиническая протеомика; –
функциональная протеомика; –
структурная протеомика.
Вспомогательные методы биоинформатики просты и легки в обработке огромных
массивов различных биологических данных, выведении закономерностей, полезных в
обычных экспериментах, прогнозировании функций генов и кодируемых генов, построении
моделей взаимодействия между генами и клетками.
2.2. Абстрактные геномы
прямой
Рассмотрим подробнее основные области исследований в биоинформации
В контексте геномной аннотации - это процесс маркировки генов и других объектов в
последующую ДНК. Первая система программирования для аннотации генома была создана
Оуэном Уайтом в 1955 году.
Сбор фрагментов ДНК может быть полной задачей для больших геномов. Сейчас этот
метод применяется практически для всех геномов, и алгоритмы сборки геномов являются
одной из острейших проблем биоинформатики на сегодняшний день. Обработка гигантского
количества данных, получаемых при секенировании, является одной из важнейших задач
биоинформатики. Другой пример — применение компьютера и анализ генетических
последствий генома.
С текс пор как в 1977 г. был секвенирован фаг Phi-X 174, последователь ности ДНК всего
большего числа били расшифровки и сохранения ны в базах данных. Эти данные
используются для определения последова- тельности белков и регуляторных участков. С
ростом количества данных уже давно стало невозможным анализировать последовательность
вручную. В наши дни для поиска по геномам тысяч организмов, стоящих из миллиардов
пар нуклеотидов, используются компьютерные программы.
Венные препараты.
2. ОСНОВНЫЕ ОБЛАСТИ ИССЛЕДОВАНИЙ В БИОИНФОРМАТИКЕ
Machine Translated by Google

---

76
Информатика и наука и образование
ведение системы во времени;
2.3. Вычислительная эволюционная биология
Биологическое разнообразие экосистем можно определить как полное
генетическое сочетание определенной среды, в состав которой входят все
живые организмы, будь то капля воды или пустынная земля или вся биосфера
планеты Земля. Специализированное программное обеспечение применение
для поиска, визуализации и анализа информации и что особенно важно, для
предоставления ее другим людям. Термин
«вычислительная биология» также встречается в современной научной
биологической литературе после биоинформатики. Считаеться, что
вычислительная биология – это не областная наука, а подход к использованию
компьютеров для изучения биологических процессов. Термины
«биоинформатика» и «вычислительная биология» часто используются как
синонимы, хотя «вычислительная биология» часто относится к разработке
алгоритмов и конкретных вычислительных методов. Считаеться, что не всё
использование вычислительной биологии является биоинформатикой,
например, математическое моделирование - это не биоинформатика, хотя и
связано с биологическими задачами.
Существует еще и математическая биология, которая, как и
биоинформатика, также решает биологические задачи, но используемые при
этом методы не являются численными, и им не требуется реализация в
программе граммом или аппаратном
обеспечении. Отдельно структурная биоинформатика, которая касается
разработки алгоритмов и программ для предсказания пространственной
структуры белков. Биоинформатика, полное описание, введение и разделение био-
3) строить компьютерную модель населения, чтобы предсказывать по
эволюционные события;
2.4. Оценка биологического разнообразия
1) объяснить эволюцию большого числа организмов, исмеряя имменения
всей ДНК;
2) сравнить весь геном, что позволяет более сложные объяснения
4) Отслеживать появление публикаций, содержащих информацию и
крупнейшую коллекцию видео.
Эволюционная биология исследует происхождение и появление видов, ix
развитие с течением времени. Информатика помогает эволюционной
биологии в нескольких аспектах:
Machine Translated by Google

---

Несговорова Г.П. Биоинформатика: пути развития и перспективы
77
3.1. Анализ геномов, поиск в nix генах
анатомические, ботанические, вирусологические, микробиологические,
цитологические, палеонтологические, физиологические и др.
Выяснить функции всех генов опытным путем достаточно трудоемко. А в ряде
случаев биоинформатика помогает прогнозировать, опираясь на сравнение с теми
генеами, функции которых уе определены.
Рассмотрим, какие исследовательские цели ставят перед собой бион форматика.
Существуют такие банки научных публикаций по биологической теме тике.
Каждая статья, выходящая в номере любого научного журнала по биологии,
помещается в банк и аннотируется так, что любой другой ученый мог легко найти
ее через Интернет. Крупнейшая он-лайн библиотека медико-биологических изданий
PubMed содержит более 16 млн. экз. статьи, вышедшие в течение последних 50 лет.
Интегральные банки данных и энциклопедии
выполняют вайную фанк цию, объединяя в себе всю известную информацию о
конкретном гене, белке, организме и т.д. Они обобщают информацию из большого
числа других банков данныx и постоянно обновляют ее.
3.2. Предсказание функций генов
Биоинформатика анализирует факты, полученные в экспериментальной
компьютерной биологии. Полученные данные экспериментатор сравнивает со всем
набором, имеющимся в банке данных. Если он не нашел в этом банке открытой им
последовательности, он заносит ее туда, пополняя тем самым банком. В функции
банков входит хранение, систематизация, обновление информации и обеспечение
доступа к ней. Эти операции требуют огромных компьютерных машин.
Любой вновь прочитанный геном представляет собой угною после
довательности повторяющийся в разных комбинациях букв. Биоинформатика
позволяет выделить гены в этом текстовом многообразии. Такая операция
выделения генеа из генома называется разметкой генома.
3. МЕСТО БИОИНФОРМАТИКИ В ЦЕПИ
БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Machine Translated by Google

---

78
Информатика и наука и образование
Зная простанственную структуру молекул, полученную благодаря методу
биоинформатики, можно предсказать, как она работает и как она работает.
3.3. Оценка роли отдельных участков последовательности в
функционировании белка
3.7. Информация об анализе
3.5. Исследование механизма функционирования макромоделей, исхода
из ix моделей
Структуры белков определяют опытным путем, например, облучая микро-
роскопический кристалл, сотоящий след молекулярного белка, рентгеновскими
лучами. Это долгий и косвенный процесс. Некоторые могут вообще невозможно
анализировать так, посколько они не имеют кристаллической структуры неба.
Биоинформатика с помощью компьютерного моделирования позволяет
использовать космическую модель луча, потому что известна структура луча, и за
ней можно следить.
Соединение биологии, химии, физики, математики и информатики по зволяет
разносторонне описывать биологические системы. Использование компьютерных
ресурсов помогает многократно ускорить процесс анализа и
Лекарства можно конструировать, моделируя в пространстве взаимовлияние
различных химических соединений с белками-мишенью. Оптимально выбирать
большое количество соединений.
3.4. Построение молекулярных моделей белков на
основе ix последовательностей
3.6. Компьютерная инженерия врачей
А молекулярный пучок мал, отвечающие за шение разного рода биологических
задач. Выявление этиксных участков вспомогательными методами биоинформатики
и спектрофункционального бетона.
повысить точность и скорость получения результатов.
Machine Translated by Google

---

Несговорова Г.П. Биоинформатика: пути развития и перспективы
79
Новые открытия в биологии и использование технологической
биоинформатики быстро применяются в медицине, фармакологии,
косметологии, биотехнологии, социальной экономике, экологии и других
областях. Биоинформатика самостоятельно дает результаты, имеющие
практическое значение, а также обеспечивает условия для работы разных
региональных биологов.
Большая часть работы по биоинформатике сконцентрирована вокруг
круга технологий использования базовых для хранения биологической
информации с последующей ее обработкой. Такие базы данных могут быть
публичными или частными. Очень вайным является предоставление
публичного доступа к таким базам данныx через открытые стандарты.
Получает раз витьие использование онтологии и логических методов для
обработки биологической информации, хотя этот подход менее
распространен, чем является использование баз данных.
4.1. Развитие биоинформатики в мире
3.9. Базовые технологии биоинформатики
3.8. Использование достижения информатики
На рубеже 20-21 века биоинформатика произвела революцию и в
развитии человеческой жизнедеятельности, и в биомедицинской науке.
Наряду с исследователями, ведущими фундаментальные разработки,
потребителями биоинформационных технологий являются медицинские,
фармакологические, биотехнологические и учебные учреждения. Это
направление научно определено как приоритетное в СССР, как и во всех
других развивающихся странах. Количество центров биоинформатики
постоянно открывается во всех странах Европы, Азии, США и Австралии.
Наряду с государственными, академическими и образовательными центрами
биоинформатики, в последние годы возникло значительное число
организаций и проектов, ориентированных на коммерческое использование
результатов исследований в области биоинформатики. В прошлом вся
организация, данные и структурный, функциональный и сравнительный
анализ, включая геном человека, были проанализированы. Наряд с применением уже созданныx ме-
4. БИОИНФОРМАТИКА НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ РАЗВИТИЯ
Machine Translated by Google

---

80
Информатика и наука и образование
В Москве организован Институт проблем математической биологии РАН.
Там занимаются решением различных биологических проблем при под-
век.
тодов биоинформатики интенсивно развивается техническая и программная
база для решения прикладных задач, особенно в фармакологии. Быстрыми
темпами совершенствуется также и индустрия программного обеспечения
для решения таких задач.
прямой
Количество публикаций по биоинформатике в последние годы стреми
тельно нарастает. Работы в области биоинформатики активно публиковались
в 1990-е годы, было проведено множество экспериментов, описаний и
статистических данных. База для реализации комплексного подхода к
проблеме и написанию статей создавалась в течении многих лет усилиями
многочисленныx исле дователей. Первые боты по опубликованы в 50-х годах
прошлого года
Отметим ряд институтов, где в России ведутся работы по биоинформации
Биоинформатика связана с интеллектуальным, высокотехнологичным