Söhbət üzvi böyük tarixi deşifrə edən gələcəyin insanlarından gedir. Son iki onillikdə insan genomunun deşifr edilməsi sayəsində təhlil edilə bilən bioloji məlumatların miqdarı dəfələrlə artıb. O vaxta qədər təsəvvür edə bilməzdik ki, sözün əsl mənasında qanımızda saxlanılan məlumatlardan mənşəyimizi müəyyən etmək, orqanizmin müəyyən dərmanlara necə reaksiya verəcəyini yoxlamaq, hətta bioloji irsiyyətimizi dəyişmək mümkün olacaq.
Bu və digər məqalələr birinci yerdə görünür veb saytımızda. Oxumaqdan həzz alın.
Orta bioinformatikaçının atributları proqramçı ilə eynidir - qırmızı gözlər, əyilmiş duruş və iş masasında qəhvə fincanı işarələri. Bununla belə, bu cədvəl mücərrəd alqoritmlər və əmrlər üzərində deyil, bizim və ətrafımızdakı dünya haqqında çox şey deyə bilən təbiətin kodu üzərində işləyir.
Bu sahənin mütəxəssisləri böyük həcmdə məlumatlarla məşğul olurlar (məsələn, bir insanın genomunun ardıcıllığının nəticələri təxminən 100 giqabayt tutur). Buna görə də, belə bir məlumat kütləsinin emalı Data Elminin yanaşmalarını və alətlərini tələb edir. Məntiqlidir ki, uğurlu bioinformatik təkcə biologiya və kimya deyil, həm də məlumatların təhlili metodları, statistika və riyaziyyatı başa düşməlidir - bu, onun peşəsini olduqca nadir və tələbatlı edir. Belə mütəxəssislərə xüsusilə innovativ tibb və dərmanların inkişafı sahələrində ehtiyac var. IBM və Intel kimi texnologiya nəhəngləri bioinformatikanın öyrənilməsinə həsr olunmuşdur.
Bioinformatik olmaq üçün nə lazımdır?
- Biologiya və Kimya (universitet səviyyəsi);
- Matstat, xətti cəbr, ehtimal nəzəriyyəsi;
- Proqramlaşdırma dilləri (Python və R, tez-tez C++ istifadə edir);
- Struktur bioinformatika üçün: riyazi analiz və diferensial tənliklər nəzəriyyəsinin anlaşılması.
Siz həm bioloji baza ilə, həm də proqramlaşdırma və riyaziyyat bilikləri ilə bioinformatika sahəsinə daxil ola bilərsiniz. Birincisi üçün hazır bioinformatika proqramları ilə işləmək, ikincisi üçün ixtisasın daha alqoritmik profili uyğun gəlir.
Bioinformatikaçılar nə edir?
Müasir bioinformatika iki əsas sahəyə bölünür - struktur bioinformatika və ardıcıl bioinformatika. Birinci halda, biz kompüter qarşısında oturan və 3D vizualizasiyalarında bioloji obyektlərin (məsələn, DNT və ya zülalların) öyrənilməsinə kömək edən proqramları işlədən bir insanı görürük. Dərman molekulunun zülalla necə qarşılıqlı əlaqədə olacağını, zülalın məkan quruluşunun hüceyrədə necə göründüyünü, molekulun hansı xüsusiyyətlərinin hüceyrə strukturları ilə qarşılıqlı təsirini izah etdiyini və s. proqnozlaşdırmağa imkan verən kompüter modelləri qururlar.
Struktur bioinformatika metodları həm akademik elmdə, həm də sənayedə fəal şəkildə istifadə olunur: belə mütəxəssislər olmadan işləyən bir əczaçılıq şirkətini təsəvvür etmək çətindir. Son illərdə kompüter texnikaları potensial dərmanların tapılması prosesini xeyli sadələşdirərək, əczaçılıq inkişafını daha sürətli və daha ucuz prosesə çevirdi.
SARS-CoV-2 RNT-dən asılı RNT polimeraza (solda) və onun RNT dupleksi ilə əlaqəsi.
Genom nədir?
Genom bir orqanizmin irsiyyət quruluşu haqqında bütün məlumatlardır. Demək olar ki, bütün canlılarda genomun daşıyıcısı DNT-dir, lakin irsi məlumatlarını RNT şəklində ötürən orqanizmlər var. Genom valideynlərdən uşaqlara ötürülür və bu ötürülmə prosesində səhvlər baş verə bilər - mutasiyalar.
Remdesivir dərmanının SARS-CoV-2 virusunun RNT-dən asılı RNT polimerazı ilə qarşılıqlı təsiri.
Ardıcıllıq bioinformatikası canlı maddənin daha yüksək səviyyədə təşkili ilə işləyir - ayrı-ayrı nukleotidlərdən, DNT və genlərdən tutmuş bütün genomlara və onların bir-biri ilə müqayisəsinə qədər.
Təsəvvür edin ki, qarşısında əlifbanın hərflər toplusunu (lakin sadə deyil, genetik və ya amin turşusu) görən və kompüter üsullarından istifadə edərək onlarda naxışlar axtaran, statistik şəkildə izah edən və təsdiq edən bir insan. Ardıcıllıq bioinformatikası hansı mutasiyanın xəstəliklə əlaqəli olduğunu və ya xəstənin qanında nə üçün zərərli maddələrin yığıldığını izah edir. Tibbi məlumatlara əlavə olaraq, ardıcıl bioinformatika orqanizmlərin yer üzündə paylanması qanunlarını, heyvan qrupları arasında populyasiya fərqlərini və xüsusi genlərin rol və funksiyalarını öyrənir. Bu elm sayəsində dərmanların effektivliyini yoxlamaq və onların hərəkətini izah edən bioloji mexanizmləri öyrənmək mümkündür.
Məsələn, bioinformatika analizi sayəsində xlorid kanallarından birinin geninin pozulması nəticəsində yaranan monogen xəstəlik olan kistik fibrozun inkişafına səbəb olan mutasiyalar aşkar edilib və təsvir edilib. İndi biz insanın ən yaxın bioloji qohumunun kim olduğunu və əcdadlarımızın planetdə necə məskunlaşdığını daha yaxşı bilirik. Üstəlik, hər bir insan öz genomunu oxuyaraq ailəsinin haradan gəldiyini və hansı etnik qrupa mənsub olduğunu öyrənə bilər. Çoxsaylı xarici, ) və rusca (, ) xidmətlər bu xidməti nisbətən aşağı qiymətə (təxminən 20 min rubl) əldə etməyə imkan verir.
MyHeritage-dən nəsil və əhali üçün DNT testi nəticələri.
23andMe şirkətindən əhalinin mənsubiyyəti üçün DNT testinin təhlilinin nəticələri.
Genom necə oxunur?
Bu gün genom ardıcıllığı hər kəsə baha başa gələcək rutin bir prosedurdur min rubl (Rusiya daxil olmaqla). Genomunuzu oxumaq üçün xüsusi laboratoriyada damardan qan vermək kifayətdir: iki həftə ərzində siz genetik xüsusiyyətlərinizin ətraflı təsviri ilə hazır nəticə alacaqsınız. Genomunuzla yanaşı, bağırsaq mikrobiotasının genomlarını da təhlil edə bilərsiniz: siz həzm sisteminizdə məskunlaşan bakteriyaların xüsusiyyətlərini öyrənəcək, həmçinin peşəkar dietoloqdan məsləhət alacaqsınız.
Genom müxtəlif üsullarla oxuna bilər, hazırda əsas olanlardan biri sözdə "növbəti nəsil ardıcıllığı"dır. Bu proseduru həyata keçirmək üçün əvvəlcə bioloji nümunələr əldə etməlisiniz. Bədənin hər hüceyrəsində genom eynidir, buna görə də genomu oxumaq üçün çox vaxt qan alınır (bu, ən asanıdır). Hüceyrələr daha sonra parçalanır və DNT-ni hər şeydən ayırır. Sonra yaranan DNT çoxlu xırda parçalara bölünür və onların hər birinə xüsusi adapterlər - süni şəkildə sintez edilmiş məlum nukleotid ardıcıllığı ilə "tikilir". Daha sonra DNT zəncirləri ayrılır və tək zəncirli zəncirlər adapterlərin köməyi ilə xüsusi lövhəyə bağlanır və onların üzərində ardıcıllıq aparılır. Ardıcıllıq zamanı DNT ardıcıllığına tamamlayıcı flüoresan etiketli nukleotidlər əlavə edilir. Hər bir etiketli nukleotid bağlandıqda kompüterdə qeydə alınan müəyyən dalğa uzunluğunda işıq şüası yayır. Beləliklə, kompüter orijinal DNT-nin qısa ardıcıllığını oxuyur, daha sonra xüsusi alqoritmlərdən istifadə edərək orijinal genomda yığılır.
Ardıcıllıq bioinformatiklərinin işlədiyi məlumatlara misal amin turşusu ardıcıllığının düzülüşüdür.
Bioinformatiklər harada işləyir və nə qədər qazanırlar?
Bioinformatikanın yolu ənənəvi olaraq iki əsas sahəyə - sənaye və elm sahəsinə bölünür. Bioinformatika alimi kimi karyera adətən əsas institutlardan birində aspiranturadan başlayır. Başlanğıcda, bioinformatikaçılar öz institutlarına, iştirak etdikləri qrantların sayına və mənsubiyyətlərinin sayına - rəsmi işlədikləri yerlərə görə baza dərəcəsi alırlar. Zaman keçdikcə qrantların və mənsubiyyətlərin sayı artır və akademik mühitdə təxminən bir neçə il işlədikdən sonra problemsiz bir bioinformatik orta əmək haqqı (70-80 min rubl) alır, lakin çox şey çalışqanlıq və çalışqanlıqdan asılıdır. Ən təcrübəli bioinformatiklər öz təcrübə sahələrində öz laboratoriyalarını işlədirlər.
Bioinformatikanı harada oxuyursunuz?
- Moskva Dövlət Universiteti - Biomühəndislik və bioinformatika fakültəsi
- SƏTƏM - Biologiya və Tibbdə Məlumatların Təhlili (Magistr Proqramı)
- MIPT - Bioinformatika kafedrası
- Bioinformatika İnstitutu (NPO)
Akademiyadan fərqli olaraq, sənayedə heç kim vaxtını işçiyə lazımi bacarıqları öyrətməyə sərf etməyəcək, ona görə də ora çatmaq adətən daha çətindir. Sənayedə bioinformatikaçının karyera yolu onun ixtisasından və iş yerindən asılı olaraq çox dəyişir. Orta hesabla bu sahədə maaşlar dəyişir təcrübə və ixtisasdan asılı olaraq min rubl.
Görkəmli bioinformatiklər
Bioinformatikanın tarixi DNT ardıcıllığını oxumağın yolunu kəşf etdiyinə görə 1980-ci ildə kimya üzrə Nobel mükafatı almış ingilis alimi Frederik Sangerə gedib çıxmalıdır. O vaxtdan bəri, hər il ardıcıllıqların oxunması üsulları təkmilləşdi, lakin "Sanger ardıcıllığı" üsulu bu sahədə bütün sonrakı tədqiqatlar üçün əsas oldu.
Yeri gəlmişkən, rus alimləri tərəfindən xüsusi olaraq yaradılmış bir çox proqramlar indi bütün dünyada geniş istifadə olunur - məsələn, genomik montajçı , - St. Sankt-Peterburq İnstitutunda yaradılan Peterburq genomu montajçısı, orqanizmlərin orijinal genomlarını rekonstruksiya etmək üçün bütün dünya alimlərinə qısa DNT ardıcıllıqlarını böyük ardıcıllıqla toplamaqda kömək edir.
Bioinformatikanın kəşfləri və nailiyyətləri
Hal-hazırda bioinformatikaçılar bir çox faydalı kəşflər edirlər. Onun genomunu deşifrə etmədən və xəstəliyin gedişatında baş verən proseslərin kompleks bioinformatika təhlili olmadan koronavirusa qarşı dərmanların hazırlanmasını təsəvvür etmək mümkün deyil. Beynəlxalq alimlər müqayisəli genomikadan və maşın öyrənməsindən istifadə edərək, koronavirusların digər patogenlərlə ortaq cəhətlərini anlamaq üçün.
Məlum oldu ki, bu xüsusiyyətlərdən biri patogen virusların nüvə lokalizasiya siqnallarının (NLS) təkamül yolu ilə gücləndirilməsidir. Bu tədqiqat gələcəkdə insanlar üçün potensial olaraq zərərli ola biləcək virusların ştammlarının öyrənilməsinə kömək edə bilər və ola bilsin ki, profilaktik dərmanların inkişafına başlaya bilər.
Bundan əlavə, bioinformatiklər yeni genom redaktə üsullarının, xüsusən CRISPR/Cas9 sisteminin (immun sisteminə əsaslanan texnologiya) inkişafında əsas rol oynamışlar. ). Bu zülalların strukturunun və onların təkamül inkişafının bioinformatik təhlili sayəsində son illərdə bu sistemin dəqiqliyi və səmərəliliyi əhəmiyyətli dərəcədə artmışdır ki, bu da bir çox orqanizmlərin (o cümlədən insanların) genomlarını məqsədyönlü şəkildə redaktə etməyə imkan vermişdir.
SkillFactory onlayn kurslarını tamamlayaraq, sıfırdan və ya bacarıq və əmək haqqı baxımından axtarılan peşəni əldə edə bilərsiniz:
Daha çox kurslar
Mənbə: www.habr.com