I bob Bioinformatikaning ta’rifi 1 Bioinformatikaning tug'ilish tarixi

Bioinformatikaning tug'ilish tarixi

Bioinformatika atamasi 1980-yillarning oʻrtalarida ilgari surila boshlandi
kompyuterlarning biologiyada qo'llanilishiga murojaat qilish. Biroq,
bioinformatika sohalarini qo'llash (masalan, ma'lumotlar bazasini yaratish va
biologik ketma-ketlikni tahlil qilish algoritmlarini ishlab chiqish) boshlab amalga oshirildi 1960-yillar. Ketma-ketliklarni ochishda molekulyar biologiya texnikasidagi yutuqlar oqsillar biologiyasi (1950-yillarning boshidan) va nuklein kislotalarning (1960-yillardan beri) biologik ketma-ketlikni tahlil qilish ma'lumotlar bazalari va usullarini ishlab chiqishni boshladi. Baza Proteinlar ketma-ketligi haqidagi ma'lumotlar 1960-yillarda Qo'shma Shtatlarda ishlab chiqila boshlandi va Germaniya (Yevropa molekulyar biologiya laboratoriyasida). Muhandislik kashfiyoti 1970-yillarning o'rtalarida DNKning tezroq ketma-ketligi poydevor qo'ydi yilda aniqlangan bir qator muvaffaqiyatli DNK ketma-ketliklarining portlashi 1980 va 1990 yillar loyihalar uchun kashshoflardan biriga aylandi genomning ochilishi, boshqaruv va tahlilga bo'lgan ehtiyojni oshirish
ketma-ketliklar va oxir-oqibat bioinformatika tug'ildi.
Bioinformatikaning asosiy qo'llanilishi a. Biologik ketma-ketlik ma'lumotlar bazasi Ma'lumotlar bazasi - bu uning ichida saqlanadigan ma'lumotlar to'plami
a yordamida tekshirilishi uchun kompyuter tizimli ravishda ma'lumotlar bazasidan ma'lumotlarni olish uchun kompyuter dasturi.
U saqlaydigan biologik ma'lumotlar turiga ko'ra, ma'lumotlar bazasi
biologik ketma-ketliklar ketma-ketliklarni saqlash uchun asosiy ma'lumotlar bazasi bo'lishi mumkin asosiy nuklein kislota va oqsil , uchun ikkilamchi ma'lumotlar bazasioqsil ketma-ketligi motivlarini va tuzilish ma'lumotlar bazasini saqlaydi
oqsillar va nuklein kislotalarning tuzilishi haqidagi ma'lumotlarni saqlash. Asosiy ma'lumotlar bazasi joriy nuklein kislotalar ketma-ketligi uchun GenBank (AQSh),
EMBL (Yevropa molekulyar biologiya laboratoriyasi, Evropa) va DDBJ
(Yaponiya DNK ma'lumotlar banki, Yaponiya). Barcha uchta ma'lumotlar bazasi ishlaydi va keng qamrovni saqlash uchun har kuni ma'lumot almashish
har bir ma'lumotlar bazasi. Nuklein kislotalar ketma-ketligi ma'lumotlarining asosiy manbai alohida tadqiqotchilarning to'g'ridan-to'g'ri taqdim etishi, genomlarni tartiblash loyihasi , va patentni ro'yxatdan o'tkazish.
Nuklein kislotalar ketma-ketligini o'z ichiga olgandan tashqari, ketma-ketlik ma'lumotlar bazasidagi yozuvlar Nuklein kislotalar odatda nuklein kislotaning turi haqida ma'lumotni o'z ichiga oladi (DNK yoki RNK), nuklein kislota kelib chiqadigan organizmning nomi va nuklein kislotalar ketma-ketligi bilan bog'liq adabiyotlar. Vaqtinchalik ya'ni birlamchi ketma-ketlikni saqlaydigan ba'zi muhim ma'lumotlar bazasiga misol protein - PIR (oqsil ma'lumot resursi, Amerika Qo'shma Shtatlari), Swiss-Prot (Shveytsariya) va TrEMBL (Yevropa). Uchta ma'lumotlar bazasi mavjud UniProtga birlashtirildi (asosan Amerika tomonidan moliyalashtiriladi Ittifoqi). UniProt-dagi yozuvlar ketma-ketliklar haqida ma'lumotni o'z ichiga oladi oqsil, oqsil manbai organizmning nomi, tegishli adabiyotlar va odatda oqsil funktsiyasini tushuntirishni o'z ichiga olgan sharhlar
the. BLAST (Local Alignment Search Basic Tool) - bu vosita
ketma-ketlik ma'lumotlar bazalaridan foydalanish bilan chambarchas bog'liq bo'lgan bioinformatika biologik. Ketma-ket ma'lumotlar bazasida BLAST qidiruvi
olimlarga nuklein kislotalar ketma-ketligini ham izlash imkonini beradi
ma'lum bir ketma-ketlikka o'xshash protein. Bu masala Masalan, bir nechta organizmlarda o'xshash genlarni topish uchun foydalidir yoki ketma-ketlik natijalarining haqiqiyligini tekshirish uchun yoki ketma-ket genning funksiyasini o'rganing. Asosiy algoritm ishlaydi BLAST - ketma-ketlikni tekislash. YaIM (oqsil ma'lumotlar banki) hisoblanadi oqsilning uch o'lchovli strukturaviy modelini saqlaydigan yagona ma'lumotlar bazasi va nuklein kislotasi eksperimental aniqlash natijasida (kristallografiya bilan rentgen va NMR spektroskopiyasi). PDB tuzilma ma'lumotlarini shunday saqlaydi ichidagi atomlarning o'rnini tavsiflovchi uch o'lchovli koordinatalar oqsillar yoki nuklein kislotalar.
Ketma-ketlikni tekislash
Ketma-ketlikni moslashtirish - bu jarayon ikki yoki undan ortiq ketma-ketlikni tartibga solish/tartibga solish, shunday qilib tenglama ketma-ketliklar haqiqiy ko'rinadi. Jarayonning natijasi ham faqat ketma-ketlikni tekislash yoki tekislash deb ataladi. Ketma-ket chiziq karetka berilgan tekislikda (odatda "-" bilan)
ustunlar bir xil belgilarni o'z ichiga oladi yoki ketma-ketliklar orasida bir xil. Mana bir misol Ikki xil qisqa DNK ketma-ketligining DNK hizalanishi, "ccatcaac"
va "caatgggcaac" ("|" o'rtasidagi o'yin yoki moslikni bildiradi
ikkala ketma-ketlik).
ccat --- caac
| || ||||
caatggggcaac
Tartibni tekislash tahlilning asosiy usuli hisoblanadi ketma-ketlik. Bu usul umumiy ajdoddan kelgan ketma-ketliklar evolyutsiyasini o'rganish uchun ishlatiladi. mos kelmaslik mutatsiya jarayoni bilan bog'liq moslashishda (mos kelmaslik),
bo'shliq (bo'shliq, "-" belgisi) jarayon bilan bog'liq bo'lsa kiritish yoki o'chirish. Ketma-ketlikni moslashtirish jarayon haqida faraz beradi
bu ketma-ketliklarda evolyutsiya. Masalan, ikkinchi
yuqoridagi hizalama misolidagi ketma-ketliklar ketma-ketliklardan paydo bo'lishi mumkin edi xuddi shu "ccatgggcaac". Shu munosabat bilan, hizalanish ham
davomida saqlanadigan (konservalangan) pozitsiyalarni ko'rsatishi mumkin
oqsil ketma-ketligidagi evolyutsiya, bu pozitsiyalar oqsilning tuzilishi yoki funktsiyasi uchun muhim bo'lishi mumkinligini ko'rsatadi.
Bundan tashqari, ketma-ketlikni moslashtirish ham ketma-ketliklarni qidirish uchun ishlatiladi ketma-ketlik ma'lumotlar bazasida o'xshash yoki bir xil bo'lgan. BLAST bitta ma'lumotlar bazasini qidirishda tez-tez ishlatiladigan tekislash usuli
ketma-ketlik. c. Protein tuzilishini bashorat qilish
Kimyo / fizikada oqsil strukturasining shakli bilan ifodalanadi
X-nurli kristallografiya yoki NMR spektroskopiyasi, lekin ikkala usul
juda ko'p vaqt talab qiladi va nisbatan qimmat. Ayni paytda, usul
oqsil ketma-ketligi kislota ketma-ketligini aniqlash uchun nisbatan osonroqdir
protein aminokislotalari. Protein tuzilishini bashorat qilish uchta tuzilishini taxmin qilishga harakat qilmoqda oqsilning aminokislotalar ketma-ketligiga asoslangan o'lchamlari (boshqacha aytganda, tuzilish asosida uchinchi darajali tuzilma va ikkilamchi tuzilmani bashorat qilish protein primerlari). Umuman olganda, protein tuzilishini bashorat qilish usullari mavjud