Genetik Araştırmalarda Biyoinformatik Neden Önemlidir?

Genomik, organizmaların genomlarındaki büyük ölçekli değişiklikleri inceleyen bir genetik dalıdır. DNA'dan kopyalanan RNA'daki genom çapındaki değişiklikleri inceleyen genomik ve transkriptomik alt alanı, birçok genin bir zamanlar olduğu üzerinde çalışır. Genomik ayrıca çok uzun DNA veya RNA dizilerinin okunmasını ve hizalanmasını da içerebilir. Bu tür büyük ölçekli, karmaşık verilerin analiz edilmesi ve yorumlanması bilgisayarların yardımını gerektirir. İnsan zihni, ne kadar mükemmel olursa olsun, bu kadar bilgiyi işlemekten acizdir. Biyoinformatik, biyoloji bilgisi ile bilgisayar biliminin bir alt dalı olan bilişim bilimi bilgisini bir araya getiren melez bir alandır.

Organizmaların genomları çok büyüktür. İnsan genomunun yaklaşık 25.000 gen içeren üç milyar baz çiftine sahip olduğu tahmin edilmektedir. Karşılaştırma için, meyve sineğinin 13.000 gen içeren 165 milyar baz çiftine sahip olduğu tahmin edilmektedir. Ek olarak, transkriptomik çalışmalar adı verilen bir genomik alt alanı, bir hücredeki on binlerce gen arasında organizma, belirli bir zamanda, birden fazla zaman noktasında ve her birinde birden fazla deneysel koşulda açılır veya kapanır. zaman noktası. Başka bir deyişle, "omik" verileri, biyoinformatikteki hesaplama yöntemlerinin yardımı olmadan insan zihninin kavrayamayacağı çok miktarda bilgi içerir.

Biyoinformatik, genetik araştırmalar için önemlidir çünkü genetik verilerin bir bağlamı vardır. Bağlam biyolojidir. Yaşam formlarının belirli davranış kuralları vardır. Aynısı dokular ve hücreler, genler ve proteinler için de geçerlidir. Belirli şekillerde etkileşime girerler ve birbirlerini belirli şekillerde düzenlerler. Genomikte üretilen büyük ölçekli, karmaşık veriler, yaşam formlarının nasıl çalıştığına dair bağlamsal bilgi olmadan bir anlam ifade etmeyecektir. Genomik tarafından üretilen veriler, çalışan mühendisler ve fizikçiler tarafından kullanılan yöntemlerle aynı yöntemlerle analiz edilebilir. finansal piyasalar ve fiber optik, ancak verileri mantıklı bir şekilde analiz etmek, bilgi birikimi gerektirir. Biyoloji. Böylece biyoinformatik, paha biçilmez bir melez bilgi alanı haline geldi.

Sayı kırma, kişinin hesaplama yaptığını söylemenin bir yoludur. Biyoinformatik, bilgisayarın bilgiyi ne kadar hızlı işleyebildiğine bağlı olarak, on binlerce sayıyı birkaç dakika içinde kırabilir. Omics araştırması, büyük veri kümelerinde kalıpları bulmak için büyük ölçekte algoritmaları (matematiksel hesaplamaları) çalıştırmak için bilgisayarları kullanır. Yaygın algoritmalar, hiyerarşik kümeleme (Bkz. Referans 3) ve temel bileşen analizi gibi işlevleri içerir. Her ikisi de, içinde birçok faktör bulunan örnekler arasındaki ilişkileri bulma teknikleridir. Bu, bir telefon defterindeki iki bölüm arasında belirli etnik kökenlerin daha yaygın olup olmadığını belirlemeye benzer: A ile başlayan soyadları ve B ile başlayan soyadları.

Biyoinformatik, binlerce hareketli parçaya sahip bir sistemin nasıl davrandığını tüm parçaların aynı anda hareket etmesi düzeyinde incelemeyi mümkün kılmıştır. Bir kuş sürüsünün birlikte uçmasını ya da bir balık sürüsünün birlikte yüzdüğünü izlemek gibidir. Daha önce, genetikçiler bir seferde yalnızca bir gen üzerinde çalışıyordu. Bu yaklaşımın hala inanılmaz bir değeri var ve bunu yapmaya devam edecek olsa da, biyoinformatik yeni keşiflerin yapılmasına izin verdi. Sistem biyolojisi, birden fazla hareketli parçayı nicelendirerek biyolojik bir sistemi incelemeye yönelik bir yaklaşımdır. büyük, savrularak uçan farklı kuş kümelerinin toplu hızlarını incelemek gibi sürü.