Muhammad al-xorazmiy nomidagi toshkent axborot texnologiyalari universiteti bioinformatika va biomexanika

Genom

21-asr boshlarida inson genomining nashr etilishi bilan bioinformatikaning genomik davri boshlandi. Loyiha 1991 — yilda Qoʻshma Shtatlarda boshlangan va 13 yil davomida 2,7 milliard dollarga tushgan.^[14]. 1998 — yilda Celera Genomics inson genomini ketma-ketliklarni aniqlash va yigʻish boʻyicha raqobatbardosh xususiy tadqiqotni ishlab chiqdi. Tadqiqot 10 barobar kamroq pul talab qildi va 454 va Illumina kabi yangi eksperimental ketma-ketlik strategiyalarini ishlab chiqildi. DNK ketma-ketligining aniqlashga ketkan xarajat ancha kamaydi, bu esa ommaviy maʼlumotlar bazalarida ketma-ketliklar sonining katta oʻsishiga olib keldi. Biologik maʼlumotlarni saqlash va tezkor qayta ishlash usullarini ishlab chiqish zarurati tugʻildi. 2005-yilda Genomik Standartlar Konsortsiumi tashkil etildi va genomik ketma-ketlikni nashr qilish uchun zarur boʻlgan minimal maʼlumotlarni belgilab berdi.

Bioinformatika fani maqsadlari

Bioinformatikaning asosiy maqsadi biologik jarayonlarni tushunishga hissa qoʻshishdir. Bioinformatikani boshqa biologiya yoʻnalishlaridan ajratib turadigan jihati shundaki, u ushbu maqsadga erishish uchun intensiv hisoblash usullarini yaratish va qoʻllashga qaratilgan. Shunga oʻxshash usullarga misollar namunani aniqlash, maʼlumotlarni olish, mashinani oʻrganish algoritmlari va biologik maʼlumotlarni vizualizatsiya qilishdir. Tadqiqotchilarning asosiy saʼy-harakatlari ketma-ketlikni moslashtirish, genlarni topish (genlarni kodlovchi DNK mintaqasini qidirish), genomni dekodlash, dori-darmonlarni loyihalash, dori-darmonlarni ishlab chiqish, oqsil tuzilishini moslashtirish, oqsil tuzilishini bashorat qilish, genlar ifodasini bashorat qilish muammolarini hal qilishga qaratilgan.va oqsil-oqsil oʻzaro taʼsiri, genom boʻylab assotsiatsiyalarni izlash va evolyutsiyani modellashtirish.
Bioinformatika bugungi kunda biologik maʼlumotlarni boshqarish va tahlil qilishda yuzaga keladigan amaliy va nazariy muammolarni hal qilish uchun maʼlumotlar bazalari, algoritmlar, hisoblash va statistik usullar va nazariyani yaratish va takomillashtirishni nazarda tutadi.

Genetik ketma-ketlikni tahlil qilish

Sekvensiyalash orqali olingan juda katta hajmdagi maʼlumotlarni qayta ishlash bioinformatikaning eng muhim vazifalaridan biridir.
1977-yilda Phi -X174 fagi ketma-ketligi aniqlangandan beri koʻpayib borayotgan organizmlarning DNK ketma-ketligi dekodlanadi va maʼlumotlar bazalarida saqlanadi. Ushbu maʼlumotlar oqsil ketma-ketligini va tartibga soluvchi hududlarni aniqlash uchun ishlatiladi. Bir xil yoki turli turlardagi genlarni taqqoslash oqsil funktsiyalarida yoki turlar oʻrtasidagi munosabatlarda oʻxshashlikni koʻrsatishi mumkin (shunday qilib Filogenetik daraxtlarni tuzish mumkin). Maʼlumotlar miqdori ortishi bilan ketma-ketlikni qoʻlda tahlil qilish uzoq vaqtdan beri imkonsiz boʻlib qoldi. Hozirgi kunda milliardlab juftliklardan iborat minglab organizmlarning genom nukleotidlarini qidirish kompyuter dasturlaridan foydalaniladi. Dasturlar turli turlarning genomlaridagi oʻxshash DNK ketma-ketliklarini noyob tarzda aniqlashi mumkin; koʻpincha bunday ketma-ketliklar oʻxshash funktsiyalarga ega va farqlar kichik mutatsiyalar natijasida yuzaga keladi, masalan, alohida nukleotidlarni almashtirish, nukleotidlarni kiritish va ularning „yoʻqolishi“ (deletsiya) larni keltirsak boʻladi.

Evolyutsion hisoblash biologiyasi

Evolyutsion biologiya turlarning kelib chiqishi va paydo boʻlishini, shuningdek ularning vaqt oʻtishi bilan rivojlanishini oʻrganadi. Bioinformatika fani evolyutsion biologlarga bir necha usulda yordam beradi:

• 
  koʻp sonli organizmlarning evolyutsiyasini nafaqat tuzilishi yoki fiziologiyasi boʻyicha emas, balki ularning DNKsidagi oʻzgarishlarni oʻrganishda ;
  
• 
  butun genomlarni solishtirganda (BLAST), murakkab evolyutsion hodisalarni oʻrganish, masalan: genlarning koʻpayishi, gorizontal gen oʻtkazilishi va bakterial ixtisoslashgan omillarni bashorat qilish;
  
• 
  vaqt oʻtishi bilan tizimning harakatini bashorat qilish uchun populyatsiyalarning kompyuter modellarini yaratish;
  
• 
  koʻp sonli turlar toʻgʻrisidagi maʼlumotlarni oʻz ichiga olgan nashrlarni kuzatish.
  

Genetik algoritmlardan foydalanadigan boinformatika sohasi koʻpincha hisoblash evolyutsion biologiyasi bilan chalkashib ketadi, ammo bu ikki soha bir-biriga bogʻliq boʻlishi shart emas. Ushbu sohadagi ishlar algoritmlar va hisob-kitoblarni yaxshilash uchun maxsus dasturlardan foydalanadi va replikatsiya, rekombinatsiya yoki mutatsiya orqali diversifikatsiya va tabiiy tanlanish orqali omon qolish kabi evolyutsion tamoyillarga asoslanadi.