Bug Online

U posljednjih dvadesetak godina svjedoci smo eksplozivnog rasta biotehnologije i molekularne biologije. Usavršavanje i sve veća primjena metoda molekularne biologije doveli su do mnogostrukog povećanja našeg znanja o životnim i staničnim procesima na molekulskoj razini. Između ostalog, tehnike utvrđivanja primarnih sljedova proteina i nukleinskih kiselina (tzv. sekvenciranje) omogućile su nam da pročitamo što je zapisano u nositelju genske informacije - DNA. Odjednom se u zbrkanom, vlažnom, analognom svijetu biologije pojavila digitalna informacija: četiri kemijske grupe kodiraju cjelokupan predložak za proteinsku mašineriju žive stanice! Za matematičare i računalne znanstvenike ovo nije moglo ostati neprimijećeno - izazov za razbijanje koda života bio je prevelik.
Ime bioinformatika se javlja sredinom 80-ih usporedno s razvitkom DNA sekvenciranja. Od svoga početka tri koncepta ostaju središnja u bioinformatici.
Prvi je prikaz podataka. DNA je kompleksna, dinamička, trodimenzionalna molekula pa je ipak prikazujemo kao jednostavan slijed znakova A, C, G i T. Na primjer:
...ATTCCAAGTATAAGAAGTA…
Slova A, T, C i G predstavljaju molekule zvane nukleotidi ili baze, a u njihovom slijedu zapisana je genetska informacija. Analogno molekuli DNA, i proteini su sastavljeni od građevnih blokova - aminokiselina, čiji slijed se “prepisuje“ s molekule DNA. Pravila prepisivanja definirana su “genetičkim kodom“ u kojem svaki od tri uzastopne baze DNA (tzv. kodoni) predstavljaju jednu aminokiselinu. Kako postoji dvadeset različitih aminokiselina, proteini su definirani abecedom od dvadeset znakova. Dvadeset znakova korištenih za označavanje aminokiselina su slova engleske abecede, osim B, J, O, U, X i Z.

Pojednostavljeni prikaz stvarnosti
Na primjer dio proteinske sekvence može biti:
…PPVACATDEEDAFGGYAPQ…
Većina procesa koje poznajemo, a koji uključuju gene i proteine, otkriveni su korištenjem ovog pojednostavljenog prikaza stvarnosti. Ovakav prikaz je pogodan za računalnu analizu i bez toga nikad se ne bi moglo pristupiti projektu veličine ljudskog genoma.
Drugi koncept je sličnost. Tijek evolucije je imao utjecaja na svaku sekvencu koju danas poznajemo. Očuvani su geni koji kodiraju važne proteine i sekvence koje su uključene u regulaciju gena. Isto tako, kodirane korisne funkcije su prenesene iz jednog organizma u druge. Uslijed evolucije slične sekvence imaju sličnu funkciju.
Algoritmi za usporedbu sekvenci i pronalazak sličnih sljedova su osnova bioinformatike. Ovi algoritmi se koriste npr. za traženje gena, određivanje funkcije proteina, istraživanje regulacije gena i procjenu kako su oni i čitavi genomi evoluirali kroz vrijeme.
Treći koncept bioinformatike je da je ona znanost u kojoj središnju ulogu imaju biolozi. Za bioinformatiku su bitni podaci koji dolaze iz bioloških pokusa. Zbog ogromne količine informacija, a i zbog velike kompleksnosti izuzetno detaljnih bioloških procesa, vrlo je bitno da rezultati pokusa in silico (kako ih biolozi od milja zovu) budu ispravno biološki objašnjeni. Kako se jedni podaci vežu na druge, greške mogu značajno utjecati na točnost zaključaka, a time i na naše spoznaje o životnim procesima. Stoga iako se danas moderna biologija značajno oslanja na pomoć računalnih stručnjaka, za kvalitetno istraživanje nužna su temeljna biološka znanja.