BIOINFORMATIKA

Bioinformatika (bioinformatics) adalah ilmu yang mempelajari penerapan teknik komputasional untuk mengelola dan menganalisis informasi biologis. Bidang ini mencakup penerapan metode-metode matematika, statistika, informatika, fisika, biologi, dan ilmu kedokteran untuk memecahkan masalah-masalah biologis, terutama dengan menggunakan sekuens DNA dan asam amino serta informasi yang berkaitan dengannya.

Contoh topik utama bidang ini meliputi basis data untuk mengelola informasi biologis, penyejajaran, sekuens (sequence alignment), prediksi struktur untuk meramalkan bentuk struktur protein maupun struktur sekunder RNA, analisis filogenetik, dan analisis ekspresi gen.

Sejarah Bioinformatika

• 1960an: penerapan bidang-bidang dalam bioinformatika seperti pembuatan pangkalan data dan pengembangan algoritma untuk analisis sekuens biologi.
• 1960an: Pangkalan data sekuens protein mulai dikembangkan di Amerika Serikat.
• 1970an: pangkalan data sekuens DNA dikembangkan di Amerika Serikat dan Jerman pada Laboratorium Biologi Molekuler Eropa (European Molecular Biology Laboratory).
• 1970an: Penemuan teknik sekuensing DNA 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.
• 1980an: Bioinformatika pertamakali dikemukakan untuk mengacu kepada penerapan ilmu komputer dalam bidang biologi. Tepatnya, istilah Bioinformatika pertama kali diperkenalkan pada 1979 oleh Paulien Hogeweg.  

Tools Bioinformatika

1. BLAST

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 sekuensing atau untuk memeriksa fungsi gen hasil sekuensing.

 Algoritma yang mendasari kerja BLAST adalah penyejajaran sekuens.

2. PDB

PDB (Protein Data Bank, Bank Data Protein) ialah pangkalan data tunggal yang menyimpan model struktur tiga dimensi protein dan asam nukleat hasil penentuan eksperimental (dengan kristalografi 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.

Bidang-bidang yang terkait dengan BioInformatika:

• Genomics adalah bidang ilmu yang ada sebelum selesainya sekuen genom, kecuali dalam bentuk yang paling kasar. Genomics adalah setiap usaha untuk menganalisa atau membandingkan seluruh komplemen genetik dari satu spesies atau lebih.
• Informatika Medis sebagai pembelajaran, penemuan, dan implementasi dari struktur dan algoritma untuk meningkatkan komunikasi, pengertian, dan manajemen informasi medis
• Komputasional Biologi, bidang ini fokus pada Computational Biology adalah gerak evolusi, populasi, dan biologi teoritis daripada biomedis dalam molekul dan sel.
• Proteomics, bidang ini menggunakan bioinformatika untuk menyelidiki protein yang tersusun oleh genomika
• Biofisika merupakan sebuah bidang berdasarkan teknik-teknik dari ilmu fisika untuk memahami struktur dan ilmu biologi. Ilmu ini terkait dengan bioinformatika karena untuk mengenal teknik-teknik dari ilmu fisika untuk memahami struktur tersebut membutuhkan penggunaan TI.

Manfaat BioInformatika

1. melacak letak kerusakan gen yang mengakibatkan penyakit genetik.
2. memprediksi fungsi gen .
3. mengungkap bagaimana kode genetik diterjemahkan untuk membentuk komponen makhluk hidup (manusia, hewan, tumbuhan atau bakteri) ?
4. menelusuri evolusi biologi dari organisme.
5. mencari kesamaan genetik diantara berbagai macam organisme.
6. membantu identifikasi DNA dalam forensik.
7. menyempurnakan diagnosa penyakit dan terapi gen.
8. membantu perancangan obat baru.
9. memperlancar proyek pemetaan fungsional genome manusia (Human Genome Proyek) sehingga selesai 2 tahun lebih awal.
10. memudahkan kegiatan rekayasa genetika.
11. untuk membantu mengerti proses molekuler yang mendasari kehidupan.

Aplikasi BioInformatika 

• Aplikasi BAK4BIO (Brazilian Army Knife for Bioinformatics), merupakan suatu front end yang didesain untuk mengakses database bioinformatika. Apa saja yang dapat diakses? Contohnya NCBI, DDBK, KEGG, EBI, dan PDBJ. BAK4BIO dapat digunakan untuk mengintegrasi manajemen data terhadap data genomik, proteomik, dan metabolomik.

• Aplikasi DNA Alignment, yang berguna untuk melakukan pairwise sequence alignment, alias pensejajaran urutan DNA. Namun, karena keterbatasan fitur di gadget, pensejajaran ini hanya dapat dilakukan pada dua sekuens saja, tidak lebih.

• Aplikasi DPSAT adalah aplikasi unik, karena memiliki berbagai fitur. Misalnya, fitur ‘translate’, yang berguna untuk memberikan produk protein dari data nukleotida yang diberikan; fitur ‘nucleotide sequence properties’, yang berguna untuk menginformasikan konten GC dan AT, dan juga panjang urutan basa; juga fitur ‘Protein Biophysical Properties’, yang bermanfaat untuk mengkalkulasi properti urutan protein dengan metode ProtParam.

• Aplikasi yang menarik juga adalah MENTHA, yang dapat digunakan untuk mengkaji interaksi protein-protein pada beberapa organisme. Kemdian, aplikasi SimAlign dan SimGene juga dapat digunakan untuk melakukan pensejajaran sekuens dan browsing gen.

Sumber:

Fatchiyah, 2009, Pengantar Bioinformatika Kedokteran

https://bioinformaticjbub.wordpress.com/