Bioinformática

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
Ir para: navegação, pesquisa
Mapa do cromossomo X humano (a partir do site NCBI). Assembléia do genoma humano é uma das maiores conquistas da bioinformática.

Bioinformática corresponde a aplicação das técnicas da informática, no sentido de análise da informação na área de estudo da biologia. Uma definição ampla e tentativa é então: (Bio)informática é o estudo da aplicação de técnicas computacionais e matemáticas à geração e gerenciamento de (bio)informação [1] .

Alguns especialistas[2] [3] brasileiros da área acreditam que a bioinformática, como se entende tradicionalmente no meio acadêmico e não pela análise da palavra, é circunscrita à Biologia Molecular às vezes ainda mais específicamente restrita à Genômica.[4] Outros acadêmicos, por outro lado, advogam a noção mais abrangente[5] do termo para algo na direção da definição envolvendo informação biológica de modo geral.

A bioinformática combina conhecimentos de química, física, biologia, ciência da computação, informática e matemática/estatística para processar dados biológicos ou biomédicos.

Buscando tratar os dados, é necessário desenvolver softwares para, por exemplo: identificar genes, prever a configuração tridimensional de proteínas, identificar inibidores de enzimas, organizar e relacionar informação biológica, simular células, agrupar proteínas homólogas, montar árvores filogenéticas, comparar múltiplas comunidades microbianas por construção de bibliotecas genômicas, analisar experimentos de expressão gênica entre outras inúmeras aplicações.

Historia[editar | editar código-fonte]

O termo bioinformática foi originalmente usado por Paulien Hogeweg e Ben Hesper no começo dos anos 1970 para definir o estudo de processos informáticos nos sistemas bióticos[6] [7] , sendo ela uma ciência interdiscplinar, envolvento matematica, tecnologia computacional e biologia molecular[8] . Três fatores importantes facilitaram a emergencia da bioinformatica, primeiramente uma crescente coleção de sequencias de aminoacidos, provendo tanto dados quanto uma coleção de problemas fascinantes que os quais não poderiam ser resolvidos sem o poder dos computadores, o segundo fator era a ideia que se tornava central na biologia molecular de que as macromoleculas carregavam informações, isto proveu um importante link conceitual entre a biologia molecular e a ciencia da computação, muito embora a relevancia desta teoria tenha sido questionada, e por fim, o terceiro fator foi o inicio da acessibilidade para biologos à computadores após a segunda guerra mundial[8] . Podemos desenhar a arvore da historia da bioinformatica começando em 1951 com Fred Sanger sequenciando o aminoácido da insulina[9] , dois anos depois, em 1953 James D. Watson e Francis Crick descrevem a estrutra em dupla hélice do DNA[10] , Francis Crick novamente contribui com o Dogma Central da Biologia Molecular onde ele ilustra os mecanismos de transmissão e expressão da hereditariedade, e também propondo que o DNA é transcrito em RNA mensageiro e que este é traduzido à proteína, elemento que por fim efetua a ação celular, Francis já compartilhava estas informações em 1956, porém somente em 1970 este conhecimento é compilado e destribuido oficialmente[11] . Em 1961, Marshall W. Nirenberg e Heinrich J. Matthaei realizam o experimento de Nirenberg e Matthaei, onde se decifrou o código genético usando homopolímeros de ácidos nucleicos para traduzir aminoácidos específicos[12] . Paul Berg juntamente com Robert H. Symons e David A. Jackson realizaram a primeira recombinação de uma molécula de DNA em 1972[13] , em 1973, um ano após o feito de Paul Berg, Stanley N. Cohen, Annie C. Y. Chang, Herbert W. Boyer, e Robert B. Helling realizam a primeira recombinação em um organismo, um Escherichia coli que teve seu DNA recombinado in vitro[14] . Em 1977 F. Sanger, S. Nicklen e A. R. Coulson mapeiam o virus ϕX174, este se torna então o primeiro genoma completamente mapeado[15] , emerge então um consenso de que era necessario um banco internacional de acidos nucleicos, e em 1979 em um workshop realizado pela National Science Foundation na Universidade Rockefeller é emitido uma chamada para a criação dessa base de dados, nos dois anos seguintes foram realizadas uma serie de oficinas para definir o projeto que cuminou em 1982 com o inicio oficial do GenBank[16] . No ano de 1990 o National Institutes of Health (NIH) e o Department of Energy (DOE) se juntam à parceiros por todo o globo para iniciar o Projeto Genoma Humano, (HGP, do inglês Human Genome Project)[17] . Em 1995 ocorre o mapeamento da primeira bacteria, a Haemophilus influenzae Rd, todas as suas 1.830.137 bases de pares de nucleotideos são demonstrados no trabalho conjunto de diversos pesquisadores[18] . Com a ajuda internacional e o rapido avanço tecnologico, o HGP anuncia em 2003, dois anos antes do previsto, o mapeamento completo do genoma humano[17] .

Objetivos[editar | editar código-fonte]

O atual objetivo da bioinformatica é ajudar biologos a coletarem e processarem os dados dos genomas para estudar as funções das proteinas, outro papel importante é o de ajudar pesquisadores e companhias farmaceuticas a realizarem estudos detalhados nas estruturas das proteinas afim de facilitar o desenvolvimento de novas drogas[19] . Tarefas tipicas realizadas em bioinformatica incluem: deduzir a forma e a função de uma proteína a partir de uma dada sequência de aminoácidos; encontrar todos os genes e proteínas em um determinado genoma; e determinar areas na estrutura da proteína, onde as moléculas da droga podem ser anexadas[19] .

Bioinformática Estrutural[editar | editar código-fonte]

A bioinformática estrutural pode ser entendida com uma área da bioinformática responsável pelo estudo de moléculas que possuem estruturas, como por exemplo, DNA, RNA, proteínas e outros compostos menores. Um dos grandes desafios dessa área é compreender como essas moléculas interagem, as suas funções e observar suas estruturas. Algumas técnicas utilizadas são o alinhamento e comparação de sequências. Atualmente, uma das grandes aplicações da bioinformática estrutural é o desenvolvimento de novos fármacos, que tem crescido devido ao grande investimento de grandes empresas.

Ver também[editar | editar código-fonte]

Congressos, conferências, associações, etc.[editar | editar código-fonte]

Portal A Wikipédia possui o portal:
  • Associação Brasileira de Bioinformática e Biologia Computacional (AB3C)
  • BIOMAT

Referências

  1. Attwood T.K., Gisel A., Eriksson N-E. and Bongcam-Rudloff E. (2011). Concepts, Historical Milestones and the Central Place of Bioinformatics in Modern Biology: A European Perspective Bioinformatics - Trends and Methodologies InTech. Visitado em 8 Jan 2012.
  2. 535980 A field guide to experts, BMJ (2004) 329:1460–1463.
  3. [http://www.brainyquote.com/quotes/quotes/f/franklind125000.html There are as many opinions as there are experts. Franklin D. Roosevelt.].
  4. Bioinformática, genes e inovação, Revista ComCiência 08/2003.
  5. Bioinformatics: perspectives for the future, Genet. Mol. Res. 3 (4): 564-574 (2004).
  6. Hesper, B and Hogeweg, P. (1970). "Bioinformatica: een werkconcept. Kameleon 1 (6): 28--29". Dutch.) Leiden: Leidse Biologen Club.
  7. Paulien Hogeweg. . "The roots of bioinformatics in theoretical biology.". DOI:10.1371/journal.pcbi.1002021. Visitado em 01/fev/2014.
  8. a b Joel B. Hagen. (2000). "The origins of bioinformatics". Nature Reviews Genetics. DOI:10.1038/35042090. Visitado em 01/fev/2014.
  9. F. Sanger, H. Tuppy. . "The amino-acid sequence in the phenylalanyl chain of insulin. 1. The identification of lower peptides from partial hydrolysates". Biochemical Journal. DOI:aiid:1197535.
  10. J. D. Watson, F. H. C. Crick. . "Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid". Nature Publishing Group. DOI:10.1038/171737a0.
  11. CRICK, FRANCIS. . "Central Dogma of Molecular Biology". Nature Publishing Group. DOI:10.1038/227561a0.
  12. Marshall W. Nirenberg, J. Heinrich Matthaei. . "The dependence of cell-free protein synthesis in E. coli upon naturally occurring or synthetic polyribonucleotides". Proceedings of the National Academy of Sciences. DOI:10.1073/pnas.47.10.1588.
  13. Jackson, David A.. . "Biochemical Method for Inserting New Genetic Information into DNA of Simian Virus 40: Circular SV40 DNA Molecules Containing Lambda Phage Genes and the Galactose Operon of Escherichia coli". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. DOI:aiid:389671.
  14. Stanley N. Cohen, Annie C. Y. Chang, Herbert W. Boyer, Robert B. Helling. . "Construction of Biologically Functional Bacterial Plasmids In Vitro". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. DOI:aiid:427208.
  15. F. Sanger, S. Nicklen, A. R. Coulson. . "DNA sequencing with chain-terminating inhibitors". Proceedings of the National Academy of Sciences. Visitado em 25/jan/2015.
  16. Kathy Cravedi (2/abr/2008). GenBank Celebrates 25 Years of Service with Two-Day Conference; Leading Scientists Will Discuss the DNA Database at April 7-8 Meeting National Center for Biotechnology Information (NCBI). Visitado em 1/fev/2015.
  17. a b "Genomics and Its Impact on Medicine and Society A 2001 Primer". U.S. Department of Energy Human Genome Program.
  18. R. D. Fleischmann, M. D. Adams, O. White, R. A. Clayton, E. F. Kirkness, A. R. Kerlavage, C. J. Bult, J. F. Tomb, B. A. Dougherty, J. M. Merrick, et al.. . "Whole-genome random sequencing and assembly of Haemophilus influenzae Rd". Science. DOI:10.1126/science.7542800. Visitado em 25/jan/2015.
  19. a b Cohen, Jacques. . "Bioinformatics-- an Introduction for Computer Scientists". ACM Comput. Surv.. DOI:10.1145/1031120.1031122.