Лидеры в главномНаше образование для надежного и успешного будущего


На главнуюКарта сайтаКонтакт
Достижения и задачи современной биоинформатики | | ННКИ

Достижения и задачи современной биоинформатики

28.08.2019

Биоинформатику условно делят на несколько направлений, однако все они тесно связаны друг с другом. Например, результаты системной биологии определяются качеством и точностью экспериментальных данных, полученных методами прикладной биоинформатики. Но тем не менее достижения этой науки удобнее классифицировать именно по направлениям.

Структурная биоинформатика

Поступив на факультет биоинформатики в нашем вузе, вы сможете изучать структурную биоинформатику, основной задачей которой является аннотация и разметка секвенированных геномов и белков. Цель аннотации — идентификация всех элементов генома и предсказание функций белков. Для справки: секвенирование — набор методов для определения последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК.

Приемы системной биоинформатики направлены на изучение и понимание биологических особенностей организма, его развития, метаболических процессов, реакции на внешние стимулы и т. д. Преимущественно за эти функции отвечают белки и малые некодирующие РНК. Следовательно, анализ генома нужен, чтобы предсказать их поведение, функции и присутствие в клетках в тех или иных условиях.

К 2008 году было полностью секвенировано более 700 геномов и еще несколько тысяч находилось на стадии секвенирования. В тот же период международный консорциум приступил к секвенированию геномов примерно тысячи человек, проживающих в разных странах мира, для получения стратегически важной информации об изменении генома в зависимости от места и условий проживания.

К настоящему моменту создано множество программ и эффективных методов для автоматической аннотации белков и геномов, что привело к серьезному прорыву в этом направлении.

Прикладная биоинформатика

Задачи — обработка и хранение экспериментальных данных.

Сведения об экспрессии генов являются важным источником информации о состоянии биологического организма. Для выявления уровня экспрессии разработаны эффективные методы, в том числе технология in situ и ДНК-чипов.

Использования эффективных ДНК-чипов позволили одновременно получить сведения об уровне экспрессии огромного количества генов, но эти методы не давали информации об особенностях распределения генов в клетках и тканях.

Конфокальная микроскопия — самый распространенный способ получения данных об экспрессии. Его принцип заключается в узнавании белка или мРНК — продукта гена — пробой антисмысловой РНК или с помощью первичного антитела. Преимущество этой технологии перед ДНК-чипами в том, что она позволяет оценивать уровень экспрессии генов и отслеживать их пространственное распространение.

Системная биология

Задача и цели направления — исследование и получение информации об объекте как о целостной системе взаимодействующих процессов и элементов. Активное развитие системной биологии началось после принципиального улучшения экспериментальной базы. Заметный прогресс в отрасль принесли такие факторы, как автоматизация биологического эксперимента, совершенствование методов высокого выхода, появление микрофлюидных систем, мультифотонных и конфокальных микроскопов.

Системная биология — мультидисциплинарное направление науки, объединяющее усилия и наработки физиков, программистов, молекулярных биологов, математиков. Для решения профильных задач в системной биологии используют основы статистики, математического моделирования, теорию вероятности и распознавания образов, вычислительные методы, теорию оптимального управления. В настоящее время системная биология преимущественно изучает генные сети, так как они играют важнейшую роль в контроле клеточных функций.