Kontent qismiga oʻtish

Bioinformatika

Vikipediya, erkin ensiklopediya
2022-yil 3-iyun, 18:47 dagi Aytenov (munozara | hissa) versiyasi
(farq) ←Avvalgi koʻrinishi | Hozirgi koʻrinishi (farq) | Yangiroq koʻrinishi→ (farq)
nson X xromosomasining xaritasi (NCBI veb-saytidan). Inson genomining yigʻilishi bioinformatikaning eng katta yutuqlaridan biridir.

Bioinformatika — umumiy biologiya, molekulyar biologiya , kibernetika, genetika , kimyo, informatika , matematika va statistikani birlashtirgan fanlararo sohadir . Katta hajmdagi maʼlumotlarni tahlil qilishni talab qiladigan keng koʻlamli biologik muammolar bioinformatika dasturlari yordamida hal qilinadi. [1]. Bioinformatika asosan kompyuter usullarini oʻrganish va ishlab chiqishni oʻz ichiga oladi va biologik maʼlumotlarni olish, tahlil qilish, saqlash, tartibga solish va vizualizatsiya qilishga qaratilgan. [2]. Bioinformatika amaliy matematika , statistika va informatika usullardan foydalanadi . Bioinformatika biokimyo , biofizika , ekologiya va boshqa sohalarda qoʻllaniladi. Bu sohada eng koʻp qoʻllaniladigan dasturlar va texnologiyalar Python , R , Java , C# , C++ dasturlash tillaridir; belgilash tili — XML ​​; maʼlumotlar bazalari uchun dasturlash tili — SQL; Parallel hisoblashning dasturiy va apparat arxitekturasi — CUDA; texnik hisob-kitoblarga oid masalalarni yechish uchun amaliy dasturlar toʻplami va ushbu paketda qoʻllaniladigan dasturlash tili — MATLAB va elektron jadvallar

Kirish

Bioinformatika biologiyaning koʻplab sohalarining muhim qismiga aylandi. Bioinformatikaning tahlil usullari ushbu soha rivojlanishidan oldin deyarli imkonsiz boʻlgan katta hajmdagi eksperimental maʼlumotlarni sharhlash imkonini beradi. Genetika va genomika sohasida bioinformatika genomlarning funksional annotatsiyasi, mutatsiyalarni aniqlash va tahlil qilishda yordam beradi. Bularning ichida muhim vazifalarnig biri gen ekspressiyasi va uni tartibga solish usullarini oʻrganishdir. Bundan tashqari, bioinformatika dasturlari genomik maʼlumotlarni solishtirish imkonini beradi, bu molekulyar evolyutsiya qonuniyatlarini oʻrganishga imkon tugʻdiradi. Umuman olganda, bioinformatika tizim biologiyasining muhim qismi boʻlgan biokimyoviy yoʻllar va tarmoqlarni tahlil qilish va kataloglashda yordam beradi. Strukturaviy biologiyada u DNK, RNK va oqsil tuzilmalarini, shuningdek molekulyar oʻzaro taʼsirlarni modellashtirishda yordam beradi. Biologik maʼlumotlarni qayta ishlash sohasidagi soʻnggi yutuqlar biomeditsina sohasida sezilarli oʻzgarishlarga olib keldi. Bioinformatikaning rivojlanishi tufayli olimlar irsiy va orttirilgan kasalliklarning asosiy molekulyar mexanizmlarini aniqlashga muvaffaq boʻlishdi, bu esa samarali davolash usullarini ishlab chiqishga va kasalliklarni tashxislash uchun aniqroq testlarni ishlab chiqishga yordam beradi. [3]. Bemorlarga dori vositalarining samaradorligi va salbiy taʼsirini bashorat qilishga imkon beruvchi tadqiqot yoʻnalishi farmakogenetika deyiladi. Farmakogenetikaning asosi bioinformatika usullariga tayangan.

DNK va oqsil ketma — ketliklari

DNK va oqsil ketma — ketliklari aniqlanishining bioinformatika fani tarixida 1950-yillardagi yutuqlardan kuzatish mumkin. 1953 — yil fevral oyida Watson va Crick DNK molekulasining modelini taklif qilishdi va 1953 — yil may oyida ular Nature jurnalida genetik maʼlumot kodining tashuvchisi sifatida DNK molekulyasiga oid maqola chop etishdi. [4]. Shuningdek, 1950-yillarning oxirida Sanger birinchi protein ketma-ketligini, insulinni nashr etdi. [5],[6]. Aminokislotalar ketma-ketligini aniqlashning eng koʻp qoʻllaniladigan usuli — Edman degradatsiya usuli, uning asosiy kamchiligi uzun protein ketma-ketligini olishda qiyinchilik tugʻdiradi. Nazariy tarafdan har bir reaktsiya uchun maksimal 50-60 aminokislota toʻgʻri keladi. Bu muammoning yechimini amerikalik olim va fizik kimyogar Margaret Dejhoff (1925-1983) kompyuter dasturlaridan faol foydalangan holda va ularni biologiya va tibbiyot sohalarida qoʻllash imkoniyatlarini ishlab chiqqan. U 1962 yilda Edman peptid sekvensiyasi maʼlumotlaridan foydalangan holda oqsilning birlamchi tuzilishini aniqlash dasturi boʻlgan COMPROTEINni ishlab chiqdi. [7]. COMPROTEIN-da aminokislotalar ketma-ketligini kiritish va chiqarish uch harfli qisqartmalarda taqdim etilgan. Oqsil ketma-ketligi maʼlumotlarini qayta ishlashni soddalashtirish uchun Dayhoff keyinchalik bugungi kunda ham qoʻllaniladigan bir harfli aminokislota kodini ishlab chiqdi. Dayhoffning ushbu sohaga qoʻshgan hissasi shunchalik kattaki, Milliy Biotexnologiya Axborot Markazining (NCBI) sobiq direktori Devid J. Lipman uni „bioinformatikaning onasi va otasi“ deb atagan. [8].

Yangi oqsil ketma-ketliklarining toʻplanishi bilan ularda baʼzi nuqsonlar kuzatila boshlandi. Masalan, Tsukerkandl va Pauling umurtqali hayvonlarning ortologik oqsillari (masalan, gemoglobin) konvergent evolyutsiya natijasi boʻlishi uchun juda koʻp ketma-ketlik oʻxshashligini koʻrsatishini aniqladilar. Yangi evolyutsion farazlarni tasdiqlash uchun yangi matematik va kompyuter usullari kerak edi. [9]. Protein ketma-ketliklarini juftlik bilan aniqlash uchun birinchi dinamik dasturlash algoritmi 1970 — yilda Needleman va Wunsch tomonidan ishlab chiqilgan. Bir nechta ketma-ketlikni aniqlash algoritmlari ancha keyin paydo boʻldi: birinchi amaliy algoritm 1987 — yilda Da-Fei Feng va Russell F. Duolittle tomonidan ishlab chiqilgan. [10]. Uning soddalashtirilgani CLUSTAL algoritmi bugungi kunda ham qoʻllanilmoqda. Bundan tashqari, 1978 — yilda Dayhoffni oʻz ichiga olgan bir guruh olimlar 85 % dan ortiq oʻziga xoslikka ega boʻlgan 71 protein oilasining filogenetik daraxtlarini tuzishdi va unda nuqtali mutatsiyalarni (PAMs) kuzatish asosida birinchi almashtirish modelini yaratdilar. Natijada, aminokislotalarni almashtirish ehtimoli qiymatlarini oʻz ichiga olgan matritsa olindi. [11].

1970 yilda Frensis Krik tomonidan nashr etilgan „Molekulyar biologiyaning markaziy dogmasi“ va 68 kodon bilan kodlangan barcha aminokislotalarning progressiv identifikatsiyasi, 1970-1980 yillarda oqsil evolyutsiyasidan DNK evolyutsiyasiga bosqichma-bosqich oʻzgarishiga olib keldi. DNK ketma-ketligini aniqlashni oʻrganish kerak edi. Birinchi keng tarqalgan DNK sekvensiyasi usuli 1976 yilda Maxam-Gilbert sekvensiyasi usuli edi. [12]. Biroq, eng koʻp qoʻllaniladigan usul 1977 — yilda Frederik Sanger laboratoriyasida ishlab chiqilgan boʻlib, u bugungi kunda ham qoʻllaniladi. Sanger sekvensiyasi oʻsha vaqt uchun juda katta hajmdagi maʼlumotni olish imkonini berdi, ammo ketma-ket boʻlishi mumkin boʻlgan fragmentlarning hajmi yuzlab nukleotidlar bilan cheklangan edi, bu faqat bakteriofag genomlari kabi kichik genomlarni oʻrganish uchun etarli edi. Birinchi Sanger sekvensiyasi dasturi 1979 yilda Rojer Staden tomonidan nashr etilgan. [13]. 

== Manbalar ==
  1. ↑ Can, T. Bioinformatikaga kirish // miRNomics: MicroRNK Biologiyasi va Hisoblash tahlili: [ uz . ] / Muharrirlar Malik Yusuf va Jens Allmer. — Totowa, NJ: Humana Press, 2014. — P. 51-71. — 325 b. — (Molekulyar biologiyada metodlar; 1107-jild). — ISBN 978-1-62703-748-8 . — ISBN 978-1-62703-747-1 doi : 10.1007/978-1-62703-748-8_4
  2. ↑ https://www.researchgate.net/publication/231337374_Computational_Biology_Bioinformatics_A_Gentle_Overview
  3. ↑ 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. — S. 3-9.
  4. ↑ Watson J. D., Crick F. H. Genetical implications of the structure of deoxyribonucleic acid // Nature : journal. — 1953. — May (vol. 171, no. 4361). — P. 964—967. — doi:10.1038/171964b0. — Bibcode: 1953Natur.171..964W. — PMID 13063483.
  5. ↑ Sanger F., Thompson E. O. P. The amino-acid sequence in the glycyl chain of insulin. 1. The identification of lower peptides from partial hydrolysates //Biochemical Journal. — 1953. — T. 53. — №. 3. — S. 353.
  6. ↑ Sanger F., Thompson E. O. P. The amino-acid sequence in the glycyl chain of insulin. 2. The investigation of peptides from enzymic hydrolysates //Biochemical Journal. — 1953. — T. 53. — №. 3. — S. 366.
  7. ↑ Dayhoff M. O., Ledley R. S. uter program to aid primary protein structure determination //Proceedings of the December 4-6, 1962, fall joint computer conference. — 1962. — S. 262—274.
  8. ↑ Moody G. Digital code of life: how bioinformatics is revolutionizing science, medicine, and business //John Wiley & Sons, 2004.
  9. ↑ Gauthier J. et al. A brief history of bioinformatics //Briefings in bioinformatics. — 2019. — T. 20. — №. 6. — S. 1981—1996.
  10. ↑ Needleman SB, Wunsch CD. A general method applicable to the search for similarities in the amino acid sequence of two proteins //J Mol Biol 1970;48:443-53.
  11. ↑ Dayhoff M., Schwartz R., Orcutt B. 22 a model of evolutionary change in proteins //Atlas of protein sequence and structure. — MD : National Biomedical Research Foundation Silver Spring, 1978. — T. 5. — S. 345—352.
  12. ↑ Maxam A. M., Gilbert W. A new method for sequencing DNA //Proceedings of the National Academy of Sciences. — 1977. — T. 74. — №. 2. — S. 560—564.
  13. ↑ Staden R. A strategy of DNA sequencing employing computer programs //Nucleic acids research. — 1979. — T. 6. — №. 7. — S. 2601—2610. 
"https://uz.wikipedia.org/w/index.php?title=Bioinformatika&oldid=2603055" dan olindi