البيولوجيا في عصر المعلومات - المعلوماتية الحيوية

بتحب البيولوجيا؟ بالتحديد الهندسة الوراثية مثلا؟

طب بتحب الرياضيات؟ شو رأيك بالبرمجة؟ عندك اهتمام بقواعد البيانات؟

يا حزركون شو الشي يلي ممكن يجمع بين كلّ هالعلوم مع بعضها لينتج مزيج عبقري بيساعدنا على تطوير معارفنا بطريقة رهيبة؟ أكيد حزرتو !

السر هو المعلوماتية الحيوية أو Bioinformatics

كتير منسمع معلومة انو جينات الإنسان تشبه جينات القردة العليا بنسبة 98.8%، وتشبه جينات الفأر بنسبة 92% !

ولكن لحظة، إذا كان الإنسان يملك 3 مليار أساس في الجينوم، والفأر يملك 2.5 مليار، فكيف يمكن أن نقرأ ونقارن تلك الأعداد الهائلة ؟!

كيف يمكن أن نكشف موقع طفرةٍ معينة في المادة الوراثية؟ كيف يمكن أن نتوقّع البنى البروتينية المعقّدة المكتوبة بالشيفرة الجينية؟ كيف يمكن أن نرسم أشكالاً ثلاثية الأبعاد لتلك البروتينات أو الأنزيمات أو نتوقع تفاعلها مع بعضها البعض؟

كيف يمكن لعلماء اليوم التحدّث ببساطةٍ عن (الجينوم) وهو كامل المادة الوراثية للكائن الحيّ أو (البروتوم) وهو مجموع البروتينات التي يملكها، وهل هم قادرون على التعامل مع الكمّ الهائل من مليارات البيانات التي يحتويها؟ كم يستغرق هذا الجهد الجبار من الوقت!؟

يكمن الجواب على تلك الأسئلة -التي قد تبدو مستحيلة- في استعمال البيولوجيا الحديثة لما يدعى بـ"المعلوماتية الحيوية"، فباستعمال المعلوماتية الحيوية سيأخذ فقط عدة دقائق !

المعلوماتية الحيوية هي التي تجمع بين العلوم وبين تطبيقات الكمبيوتر والرياضيات، بحيث تقوم بتنظيم الكمّ الهائل من المعلومات من ملايين التكرارات من المادة الوراثية والبروتينات على شكل قواعد بيانات سهلة الدراسة والتحليل، بحيث تمنحنا القدرة على المقارنة بين عدّة كائنات سواء من ناحية البروتينات أو المادة الوراثية.

ما هي المبادئ الأساسية التي تقوم عليها المعلوماتية الحيوية؟

تقوم على قدرة قواعد البيانات على تخزين المعلومات الناتجة عن الأبحاث ومقارنتها مع بعضها البعض وتحليل النتائج للوصول لتنبؤات او معلومات عن دور المورثات او البروتينات من خلال التشابه بينها .

تطبيقات المعلوماتية الحيوية :

- إيجاد التشابه بين الجزيئات والتنبؤ بوظائفها

- تصميم وتحديد أهداف الادوية

- فهم الكيمياء الحيوية للأحياء والسبيل التطوري للكائنات

كيف يمكن تطبيق المعلوماتية الحيوية ؟

يمكن لأي باحث الاستفادة من قواعد البيانات الهائلة لهذا العلم، حيث يوجد حتى الآن ما يقارب 1554 من قواعد البيانات وأغلبها متاحة بالمجان للباحثين ! ولعل أشهرها ما يوجد على موقع NCBI " الذي يسمح بمقارنة تسلسلات DNA من أي كائن مع الكائنات الأخرى بالإضافة لبنك البروتينات "PDB" الذي يضمّ تسلسلات البروتينات وبنيتها ثلاثية الأبعاد.

وتصنف قواعد البيانات حسب نوع المعلومات الى :

قواعد لتسلسلات DNA : مثل GenBank

قواعد للبروتينات: PDB Protein Data Bank

قواعد للبنى : مثل PDB

ولمزيد من قواعد البيانات واستعمالها يمكن الاطلاع على المقالة المدرجة بالمراجع

المصادر:

book : Introduction to bioinformatics. "teresa k.Attwood and David J.Parry-Smith".1999

هنا

هنا