Bioinformatika

Bioinformatika (ing. bioinformatics) — ümumi biologiya, molekulyar biologiya, kibernetika, genetika, kimya, kompüter elmləri, riyaziyyat və statistikanı birləşdirən fənlərarası sahə. Böyük miqdarda məlumatın analizini tələb edən genişmiqyaslı bioloji problemlər hesablama nöqteyi-nəzərindən bioinformatik tərəfindən həll olunur^[1]. Bioinformatika əsasən kompüter metodlarının öyrənilməsini və inkişafını əhatə edir və bioloji məlumatların əldə edilməsi, təhlili, saxlanması, təşkili və görselləşdirilməsinə yönəlib^[2].

İnsan X xromosom xəritəsi (NCBI veb saytından). İnsan genomunun yığılması bioinformatikanın ən böyük inkişaflarından biridir.

Hesablama biologiyası termini tez-tez oxşar bir kontekstdə xatırlanır. Bu sahə sosial, davranış və bioloji sistemlərin alqoritmlərinin və riyazi modelləşdirilməsinin inkişafına yönəlmişdir. Bioinformatika hesablama biologiyasında əsasən bioloji məlumatların statistik işlənməsinə yönəlmiş bir sahə hesab olunur^[2]. Müxtəlif tərəflərdən yanaşma fərqləri: bioinformatika, bioloji problemləri həll etmək üçün hesablama sistemləri və alətlərindən istifadə etməkdə ixtisaslaşmış bioloqlardır və hesablama bioloqları bu cür hesablamalar üçün alətlər hazırlayan kompüter alimləri, riyaziyyatçılar, statistiklər və mühəndislərdir.

Bioinformatika geniş mənada elektron mikroqrafların öyrənilməsi, bioloji ədəbiyyatda açar sözlərin axtarışı və s. daxil olmaqla hər cür bioloji məlumatla işləməyi nəzərdə tutur^[3]. Bioinformatikanı məlumatlarla işləmək üçün bir sıra yanaşma və metodlar kimi qəbul etsək, texniki problemlərin növlərindən asılı olaraq^[4]:

• Məlumatla daha səmərəli işləmək üçün alqoritmlərin və proqramların hazırlanması
• Məlumatların saxlanması və ötürülməsi və ya verilənlər bazaları ilə iş

Bununla yanaşı, bioinformatik analiz metodları da xüsusi bioloji suallara cavab tapmağı əhatə edən bir çox elmi sahə ilə ayrılmaz şəkildə bağlıdır. Bu vəziyyətdə əsas istiqamətləri tədqiq olunan obyektlər əsasında ayırmaq olar:

• Sıra Bioinformatika
• İfadə təhlili
• Struktur Bioinformatika
• Hüceyrə Təşkilatını araşdırmaq
• Sistem biologiyası

Siyahıda göstərilən bölmələrin hər biri üçün öz standart məlumat növlərinizi, onların işlənməsi metodlarını, bioinformatik alqoritmləri və verilənlər bazalarını seçə bilərsiniz.

Haqqında

Bioinformatika bir çox biologiyanın vacib bir hissəsinə çevrilmişdir. Bioinformatik analiz metodları bu sahənin inkişafından əvvəl praktiki olaraq mümkün olmayan çox sayda eksperimental məlumatları şərh etməyə imkan verir. Məsələn, eksperimental molekulyar biologiya tez-tez görüntü və siqnal işlənməsi kimi bioinformatik metodlardan istifadə edir. Genetika və genomika sahəsində bioinformatika genomların funksional şərhinə, mutasiyaların aşkarlanmasına və analizinə kömək edir. Mühüm vəzifə gen ekspresyonunu və tənzimləmə yollarını öyrənməkdir. Bundan əlavə, bioinformatika vasitələri, molekulyar təkamül prinsiplərinin öyrənilməsi üçün bir şərt olan genomik məlumatları müqayisə etməyə imkan verir.

Ümumiyyətlə, bioinformatika sistem biologiyasının vacib bir hissəsi olan biyokimyəvi yolların və şəbəkələrin analizinə və kataloqlaşdırılmasına kömək edir. Struktur biologiyada molekulyar qarşılıqlı təsirlərin yanında DNT, RNT və protein strukturlarının modelləşdirilməsinə kömək edir.

Bioloji məlumatların işlənməsindəki son inkişaflar, biyomedikal sahəsində əhəmiyyətli dəyişikliklərə səbəb oldu. Bioinformatikanın inkişafı sayəsində elm adamları həm irsi, həm də qazanılmış xəstəliklərin altında yatan molekulyar mexanizmləri müəyyənləşdirmək imkanına malikdirlər ki, bu da effektiv müalicələrin inkişafına və xəstəliklərin diaqnozu üçün daha dəqiq testlərə kömək edir^[5]. Xəstələrdə dərmanların təsirini və mənfi təsirlərini proqnozlaşdırmağa imkan verən tədqiqat istiqaməti farmakogenetik adlanır və eyni zamanda bioinformatik metodlara əsaslanır.

Tarixi

Bioloji sistemlərdə məlumatların ötürülməsində, saxlanılmasında və işlənməsində mühüm rolun tanınmasına əsaslanan Pauline Hogeweg, 1970-ci ildə biotik sistemlərdəki informasiya proseslərinin öyrənilməsi kimi təyin edərək "bioinformatika" terminini tətbiq etdi^[6][7]. Bu tərif bioinformatikanı biofizika ilə (bioloji sistemlərdəki fiziki proseslərin öyrənilməsi) və ya biokimya ilə (bioloji sistemlərdə kimyəvi proseslərin öyrənilməsi) paraleldir.

Struktur bioinformatika

Struktur bioinformatika, zülalların məkan quruluşunu proqnozlaşdırmaq üçün alqoritmlərin və proqramların hazırlanmasını əhatə edir. Struktur Bioinformatikada Tədqiqat Mövzuları:

• Makromolekulların rentgen struktur analizi (XRD)
• X-şüa difraksiyası məlumatlarına əsasən qurulmuş bir makromolekul modelinin keyfiyyət göstəriciləri
• Makromolekulun səthinin hesablanması üçün alqoritmlər
• Bir protein molekulunun hidrofobik nüvəsini tapmaq üçün alqoritmlər
• Zülalların struktur sahələrini tapmaq üçün alqoritmlər
• Protein strukturlarının məkan uyğunluğu
• SCOP və CATH sahələrinin struktur təsnifatları
• Molekulyar dinamika

İstinadlar

1. Can. Introduction to bioinformatics // miRNomics. Methods in Molecular Biology. Totowa, NJ: Humana Press. Editors Malik Yousef and Jens Allmer. 2014. 51–71. ISBN 978-1-62703-748-8.
2. Nair. Computational biology & bioinformatics. 2 (Communications of the Computer Society of India). 2007.
3. Кунин. Суп из гвоздя (Лента.ru). 2012.
4. Гельфанд. Биоинформатика как дисциплина (Постнаука). 2015.
5. "Manisekhar S. R., Siddesh G. M., Manvi S. S. Introduction to Bioinformatics // Statistical Modelling and Machine Learning Principles for Bioinformatics Techniques, Tools, and Applications. – Springer, Singapore, 2020. – С. 3-9". 2022-06-03 tarixində arxivləşdirilib. İstifadə tarixi: 2021-03-10.
6. Hogeweg P. The roots of bioinformatics in theoretical biology. (англ.) // Public Library of Science for Computational Biology. — 2011. — Vol. 7, no. 3. — P. e1002021. — doi:10.1371/journal.pcbi.1002021. — PMID 21483479.
7. Hesper B., Hogeweg P. Bioinformatica: een werkconcept. 1. Kameleon. 1970. 28–29.

Ədəbiyyat

• Jonathan Pevsner (2013) Bioinformatics and Functional Genomics
• Jean-Michel Claverie Ph. D. (2007) Bioinformatics For Dummies. 2nd edition.
• Дурбин Р, Эдди Ш, Крог А, Митчисон Г. "Анализ биологических последовательностей". — М.-Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотичная динамика", 2006. — 480 с. — ISBN 5-93972-559-7
• Бородовский М., Екишева С. "Задачи и решения по анализу биологических последовательностей". — М.-Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотичная динамика", 2008. — 420 с. — ISBN 978-5-93972-644-3
• Сетубал Ж, Мейданис Ж. "Введение в вычислительную молекулярную биологию". — М.-Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотичная динамика", 2007. — 420 с. — ISBN 978-5-93972-623-8
• В. А. Таланов, Математические модели синтеза пептидных цепей и методы теории графов в расшифровке генетическиех текстов