Bioinformatika merupakan ilmu terapan yang lahir
dari perkembangan teknologi informasidibidang molekular. Pembahasan
dibidang bioinformatik ini tidak terlepas dari perkembangan biologi molekular
modern, salah satunya peningkatan pemahaman manusia dalam bidang genomic yang
terdapat dalam molekul DNA.
Kemampuan untuk memahami dan memanipulasi kode
genetik DNA ini sangat didukung oleh teknologi informasi melalui perkembangan
hardware dan soffware. Baik pihak pabrikan sofware dan harware maupun pihak
ketiga dalam produksi perangkat lunak. Salah satu contohnya dapat dilihat pada
upaya Celera Genomics, perusahaan bioteknologi Amerika Serikat yang
melakukan pembacaan sekuen genom manusia yang secara maksimal memanfaatkan
teknologi informasi sehingga bisa melakukan pekerjaannya dalam waktu yang
singkat (hanya beberapa tahun).
Perkembangan teknologi DNA rekombinan memainkan
peranan penting dalam lahirnya bioinformatika. Teknologi DNA rekombinan memunculkan
suatu pengetahuan baru dalam rekayasa genetika organisme yang dikenala
bioteknologi. Perkembangan bioteknologi dari bioteknologi tradisional ke
bioteknologi modren salah satunya ditandainya dengan kemampuan manusia dalam
melakukan analisis DNA organisme, sekuensing DNA dan manipulasi DNA.
Sekuensing DNA satu organisme, misalnya suatu virus memiliki
kurang lebih 5.000 nukleotida atau molekul DNA atau sekitar 11 gen, yang telah berhasil
dibaca secara menyeluruh pada tahun 1977. Kemudia Sekuen seluruh DNA manusia
terdiri dari 3 milyar nukleotida yang menyusun 100.000 gen dapat dipetakan
dalam waktu 3 tahun, walaupun semua ini belum terlalu lengkap. Saat ini
terdapat milyaran data nukleotida yang tersimpan dalam database DNA,
GenBank di AS yang didirikan tahun 1982.
Bioinformatika ialah ilmu yang mempelajari
penerapan teknik komputasi untuk
mengelola dan menganalisis informasi hayati. Bidang ini mencakup penerapan
metode-metode matematika, statistika, dan informatika untuk
memecahkan masalah-masalah biologi, terutama yang terkait dengan penggunaan
sekuens DNA dan asam amino. Contoh topik
utama bidang ini meliputi pangkalan
datauntuk mengelola informasi hayati, penyejajaran sekuens (sequence
alignment), prediksi struktur untuk meramalkan struktur protein atau pun struktur
sekunder RNA, analisis filogenetik,
dan analisis ekspresigen.
Bioinformatika pertamakali dikemukakan pada
pertengahan 1980an untuk
mengacu kepada penerapan ilmu komputer dalam bidang
biologi. Meskipun demikian, penerapan bidang-bidang dalam bioinformatika
seperti pembuatan pangkalan data dan pengembangan algoritma untuk analisis sekuens
biologi telah dilakukan sejak tahun 1960an.
Kemajuan teknik biologi molekuler dalam
mengungkap sekuens biologi protein (sejak awal1950an) dan asam nukleat (sejak
1960an) mengawali perkembangan pangkalan data dan teknik analisis sekuens
biologi. Pangkalan data sekuens protein mulai dikembangkan pada tahun
1960an di Amerika
Serikat, sementara pangkalan data sekuens DNA dikembangkan pada akhir
1970an di Amerika Serikat dan Jerman pada
Laboratorium Biologi Molekuler Eropa (European Molecular
Biology Laboratory).
Penemuan teknik sekuensing DNA yang
lebih cepat pada pertengahan 1970an menjadi landasan terjadinya ledakan jumlah
sekuens DNA yang dapat diungkapkan pada 1980an dan 1990an. Hal ini menjadi salah
satu pembuka jalan bagi proyek-proyek pengungkapan genom, yang meningkatkan
kebutuhan akan pengelolaan dan analisis sekuens, dan pada akhirnya menyebabkan
lahirnya bioinformatika.
Perkembangan jaringan internet juga mendukung
berkembangnya bioinformatika. Pangkalan data bioinformatika yang terhubungkan
melalui internet memudahkan ilmuwan dalam mengumpulkan hasil sekuensing ke
dalam pangkalan data tersebut serta memperoleh sekuens biologi sebagai bahan
analisis. Selain itu, penyebaran program-program
aplikasi bioinformatika melalui internet memudahkan ilmuwan dalam mengakses
program-program tersebut dan kemudian memudahkan pengembangannya.
Pangkalan
Data sekuens biologi dapat berupa pangkalan data primer untuk
menyimpan sekuens primer asam nukleat dan protein, pangkalan data
sekunder untuk menyimpan motif sekuens protein, dan pangkalan data struktur
untuk menyimpan data struktur protein dan asam nukleat.
Pangkalan data utama untuk sekuens asam nukleat saat
ini adalah GenBank (Amerika
Serikat), EMBL (the European
Molecular Biology Laboratory, Eropa), dan DDBJ (DNA Data Bank of Japan, Jepang). Ketiga pangkalan data
tersebut bekerja sama dan bertukar data secara harian untuk menjaga keluasan
cakupan masing-masing pangkalan data. Sumber utama data sekuens asam nukleat
adalah submisi (pengumpulan) langsung dari peneliti individual, proyek
sekuensing genom, dan
pendaftaran paten. Selain
berisi sekuens asam nukleat, entri dalam pangkalan data sekuens asam nukleat
pada umumnya mengandung informasi tentang jenis asam nukleat (DNA atau RNA), namaorganisme sumber asam
nukleat tersebut, dan segala sesuatu yang berkaitan dengan sekuens asam nukleat
tersebut.
Selain asam nukleat, beberapa contoh pangkalan data
penting yang menyimpan sekuens primer protein adalah PIR (Protein Information
Resource, Amerika Serikat), Swiss-Prot (Eropa),
danTrEMBL (Eropa). Ketiga
pangkalan data tersebut telah digabungkan dalam UniProt, yang didanai
terutama oleh Amerika Serikat. Entri dalam UniProt mengandung informasi
tentang sekuens protein, nama organisme sumber protein, pustaka yang berkaitan,
dan komentar yang pada umumnya berisi penjelasan mengenai fungsi protein
tersebut.
Perangkat bioinformatika yang berkaitan erat dengan
penggunaan pangkalan data sekuens Biologi ialah BLAST (Basic Local Alignment
Search Tool). Penelusuran BLAST (BLAST search) pada pangkalan data sekuens
memungkinkan ilmuwan untuk mencari sekuens baik asam nukleat maupun protein
yang mirip dengan sekuens tertentu yang dimilikinya. Hal ini berguna misalnya
untuk menemukan gen sejenis
pada beberapa organisme atau
untuk memeriksa keabsahan hasil sekuensingatau untuk
memeriksa fungsi gen hasil sekuensing. Algoritma yang mendasari
kerja BLAST adalah penyejajaran sekuens.
PDB (Protein
Data Bank, Bank Data Protein) ialah pangkalan data tunggal yang menyimpan model
struktur tiga dimensi protein dan asam nukleat hasil
penentuan eksperimental (dengankristalografi
sinar-X, spektroskopi
NMR, dan mikroskopi
elektron). PDB menyimpan data struktur sebagai koordinat
tiga dimensi yang menggambarkan posisi atom-atom dalam protein atau pun
asam nukleat.
Copas: http://bioinformatika-q.blogspot.com/
Tidak ada komentar:
Posting Komentar