Naghisgot kami bahin sa mga tawo sa umaabot nga naghubad sa organikong dako nga petsa. Sulod sa milabay nga duha ka dekada, ang gidaghanon sa biolohikal nga datos nga mahimong analisahon misaka sa makadaghan tungod sa pagkasunodsunod sa genome sa tawo. Sa wala pa kini, dili gani nato mahanduraw nga ang paggamit sa impormasyon nga literal nga gitipigan sa atong dugo, posible nga matino ang atong gigikanan, susihon kon unsay reaksiyon sa lawas sa pipila ka droga, ug mabag-o pa gani ang atong biolohikal nga kabilin.
Kini ug uban pang mga artikulo unang makita sa sa among website. Malingaw sa pagbasa.
Ang mga kinaiya sa kasagaran nga bioinformatician parehas sa sa usa ka programmer - pula nga mga mata, nagduko nga postura ug mga marka gikan sa mga tasa sa kape sa desktop. Bisan pa, sa kini nga lamesa ang trabaho dili sa abstract nga mga algorithm ug mga mando, apan sa code sa kinaiyahan mismo, nga makasulti kanato og daghan mahitungod kanato ug sa kalibutan sa atong palibot.
Ang mga espesyalista sa kini nga natad nag-atubang sa daghang mga datos (pananglitan, ang mga resulta sa pagsunud sa genome sa usa ka tawo adunay mga 100 gigabytes). Busa, ang pagproseso sa ingon nga usa ka han-ay sa kasayuran nanginahanglan mga pamaagi ug mga himan sa Data Science. Makataronganon nga ang usa ka malampuson nga bioinformatician kinahanglan nga makasabut dili lamang sa biology ug chemistry, apan usab mga pamaagi sa pag-analisar sa datos, estadistika ug matematika - kini naghimo sa iyang propesyon nga talagsaon ug nanginahanglan. Ang ingon nga mga espesyalista labi nga gikinahanglan sa mga lugar sa bag-ong tambal ug pagpalambo sa tambal. Ang mga higante sa teknolohiya sama sa IBM ug Intel , gipahinungod sa pagtuon sa bioinformatics.
Unsa ang kinahanglan aron mahimong usa ka bioinformatician?
- Biology ug Chemistry (ang-ang sa unibersidad);
- Matstat, linear algebra, probability theory;
- Mga pinulongan sa pagprograma (Python ug R, kanunay usab nga naggamit sa C++);
- Para sa structural bioinformatics: pagsabot sa pagtuki sa matematika ug sa teorya sa differential equation.
Makasulod ka sa natad sa bioinformatics nga adunay biological background ug kahibalo sa programming ug matematika. Alang sa una, ang pagtrabaho kauban ang andam nga mga programa sa bioinformatics angay, alang sa naulahi, usa ka labi nga algorithmic nga profile sa espesyalidad.
Unsa ang gibuhat sa mga bioinformatician?
Ang modernong bioinformatics gibahin sa duha ka nag-unang sanga - structural bioinformatics ug sequence bioinformatics. Sa una nga kaso, nakita namon ang usa ka tawo nga naglingkod sa atubangan sa usa ka kompyuter ug nagpadagan sa mga programa nga makatabang sa pagtuon sa mga biological nga butang (pananglitan, DNA o mga protina) sa 3D nga mga visualization. Naghimo sila og mga modelo sa kompyuter nga nagpaposible sa pagtagna kung giunsa ang usa ka molekula sa droga makig-uban sa usa ka protina, kung unsa ang hitsura sa spatial nga istruktura sa usa ka protina sa usa ka cell, kung unsa ang mga kabtangan sa molekula nga nagpatin-aw sa mga interaksyon niini sa mga istruktura sa cellular, ug uban pa.
Ang mga pamaagi sa istruktura nga bioinformatics aktibo nga gigamit sa siyensya sa akademiko ug sa industriya: lisud mahanduraw ang usa ka kompanya sa parmasyutiko nga mahimo kung wala ang ingon nga mga espesyalista. Sa bag-ohay nga mga tuig, ang mga pamaagi sa kompyuter nagpayano pag-ayo sa proseso sa pagpangita sa mga potensyal nga tambal, nga naghimo sa pag-uswag sa parmasyutika nga labi ka paspas ug mas barato nga proseso.
Ang SARS-CoV-2 RNA-dependent nga RNA polymerase (wala), ingon man ang kalambigitan niini sa RNA duplex.
Unsa ang genome?
Ang genome mao ang tanang impormasyon mahitungod sa istruktura sa heredity sa usa ka organismo. Sa halos tanang buhing binuhat, ang tigdala sa genome mao ang DNA, apan adunay mga organismo nga nagpasa sa ilang napanunod nga impormasyon sa porma sa RNA. Ang genome gipasa gikan sa mga ginikanan ngadto sa mga anak, ug sa panahon niini nga proseso sa pagpasa, ang mga sayop nga gitawag og mutasyon mahimong mahitabo.
Interaksyon sa tambal nga remdesivir sa RNA-dependent nga RNA polymerase sa SARS-CoV-2 virus.
Ang sequence bioinformatics naghisgot sa mas taas nga lebel sa organisasyon sa buhing butang - gikan sa tagsa-tagsa nga nucleotides, DNA ug mga gene, ngadto sa tibuok genome ug ang ilang pagtandi sa usag usa.
Hunahunaa ang usa ka tawo nga nakakita sa iyang atubangan sa usa ka hugpong sa mga letra sa alpabeto (apan dili usa ka yano, apan usa ka genetic o amino acid) ug nangita alang sa mga sumbanan niini, nagpatin-aw ug nagpamatuod niini sa istatistika, gamit ang mga pamaagi sa kompyuter. Ang sequence bioinformatics nagpatin-aw kung unsang mutation ang nalangkit sa usa ka partikular nga sakit o nganong ang makadaot nga mga substansiya natipon sa dugo sa pasyente. Dugang pa sa medikal nga datos, ang sequence bioinformaticians nagtuon sa mga sumbanan sa pag-apod-apod sa mga organismo sa tibuok yuta, mga kalainan sa populasyon tali sa mga grupo sa mga mananap, ug ang mga tahas ug mga gimbuhaton sa piho nga mga gene. Salamat sa kini nga siyensya, posible nga sulayan ang pagka-epektibo sa mga tambal ug tun-an ang mga biolohikal nga mekanismo nga nagpatin-aw sa ilang aksyon.
Pananglitan, salamat sa pag-analisar sa bioinformatics, ang mga mutasyon nga nagdala sa pag-uswag sa cystic fibrosis, usa ka sakit nga monogenic tungod sa pagkaguba sa gene sa usa sa mga channel sa chloride, nakit-an ug gihulagway. Ug karon mas nahibal-an na naton kung kinsa ang labing suod nga biolohikal nga paryente sa tawo ug kung giunsa nanimuyo ang atong mga katigulangan sa palibot sa planeta. Dugang pa, ang matag tawo, pinaagi sa pagbasa sa iyang genome, mahibal-an kung diin gikan ang iyang pamilya ug kung unsang etniko nga grupo siya nahisakop. Daghang langyaw (, ) ug Ruso (, ) nga mga serbisyo nagtugot kanimo sa pagkuha niini nga serbisyo alang sa medyo ubos nga presyo (mga 20 ka libo nga mga rubles).
Resulta sa pagsusi sa DNA test alang sa gigikanan ug kalambigitan sa populasyon gikan sa MyHeritage.
Mga resulta sa pagsulay sa populasyon sa DNA gikan sa 23andMe.
Giunsa pagbasa ang genome?
Karon, ang genome sequencing usa ka naandan nga pamaagi nga mogasto bisan kinsa usa ka libo nga mga rubles (lakip ang Russia). Aron mabasa ang imong genome, kinahanglan nimo nga idonar ang dugo gikan sa usa ka ugat sa usa ka espesyal nga laboratoryo: sa duha ka semana makadawat ka usa ka nahuman nga resulta nga adunay detalyado nga paghulagway sa imong genetic nga mga kinaiya. Dugang pa sa imong genome, mahimo nimong analisahon ang mga genome sa imong intestinal microbiota: mahibal-an nimo ang mga kinaiya sa bakterya nga nagpuyo sa imong digestive system, ug makadawat usab tambag gikan sa usa ka propesyonal nga nutrisyonista.
Ang genome mabasa gamit ang lainlaing mga pamaagi, usa sa mga nag-una karon mao ang gitawag nga "sunod nga henerasyon nga pagsunud-sunod". Aron mahimo kini nga pamaagi, kinahanglan una nga makuha ang biological nga mga sample. Ang matag cell sa lawas adunay parehas nga genome, mao nga kasagaran ang dugo gikuha aron mabasa ang genome (kini ang labing kadali). Ang mga selyula unya maguba ug ibulag ang DNA gikan sa tanan nga uban pa. Dayon, ang resulta nga DNA gibahin ngadto sa daghang gagmay nga mga piraso ug ang mga espesyal nga adapter "gitahi" sa matag usa niini - artipisyal nga gi-synthesize nga nailhan nga mga nucleotide sequence. Dayon ang mga strand sa DNA gibulag, ug ang mga single-stranded strand gilakip gamit ang mga adapter sa usa ka espesyal nga plato diin gihimo ang sequencing. Atol sa pagkasunodsunod, ang mga komplementaryong fluorescently nga gimarkahan nga mga nucleotide idugang sa pagkasunod-sunod sa DNA. Ang matag gimarkahan nga nucleotide, kung gilakip, nagpagawas sa usa ka silaw sa kahayag sa usa ka piho nga wavelength, nga girekord sa kompyuter. Ingon niini ang pagbasa sa kompyuter sa mubu nga mga han-ay sa orihinal nga DNA, nga dayon gitigum sa orihinal nga genome gamit ang mga espesyal nga algorithm.
Usa ka pananglitan sa mga datos nga nagsunud-sunod sa mga bioinformatician nga nagtrabaho kauban ang: pag-align sa han-ay sa amino acid.
Asa nagtrabaho ang mga bioinformatician ug pila ang ilang kinitaan?
Ang dalan sa bioinformatics tradisyonal nga gibahin sa duha ka nag-unang mga lugar-industriya ug siyensya. Ang usa ka karera isip bioinformatics scientist kasagaran magsugod sa usa ka graduate nga posisyon sa usa ka mayor nga institute. Sa sinugdan, ang mga bioinformatician nakadawat og base nga suweldo base sa ilang institute, ang gidaghanon sa mga grants nga ilang giapilan, ug ang ilang gidaghanon sa mga kalambigitan-mga dapit diin sila pormal nga nagtrabaho. Sa paglabay sa panahon, ang gidaghanon sa mga grants ug mga kalambigitan motubo, ug human sa mga duha ka tuig nga pagtrabaho sa usa ka akademikong palibot, ang bioinformatician dali nga makadawat sa usa ka average nga suweldo (70-80 ka libo nga mga rubles), apan daghan ang nagdepende sa kakugi ug kakugi. Ang labing eksperyensiyado nga mga bioinformatician nagtapos sa ilang kaugalingon nga mga lab sa ilang mga lugar nga espesyalista.
Asa ka magtuon alang sa bioinformatics?
- Moscow State University - Faculty sa Bioengineering ug Bioinformatics
- HSE - Pagtuki sa Data sa Biology ug Medisina (programa sa Agalon)
- MIPT - Departamento sa Bioinformatics
- Institute of Bioinformatics (NPO)
Dili sama sa usa ka akademya, walay usa sa industriya nga mogugol sa ilang oras sa pagtudlo sa usa ka empleyado sa gikinahanglan nga mga kahanas, mao nga ang pag-adto didto kasagaran mas lisud. Ang agianan sa karera sa usa ka bioinformatician sa industriya magkalainlain depende sa ilang espesyalisasyon ug lokasyon. Sa aberids, ang mga suweldo niini nga natad nag-usab-usab libo nga mga rubles, depende sa kasinatian ug espesyalisasyon.
Mga sikat nga bioinformatician
Ang kasaysayan sa bioinformatics masubay balik kang Frederick Sanger, usa ka English scientist nga nakadawat sa Nobel Prize sa Chemistry niadtong 1980 tungod sa iyang pagkadiskobre ug paagi sa pagbasa sa DNA sequence. Sukad niadto, ang mga pamaagi sa pagbasa sa han-ay nag-uswag matag tuig, apan ang pamaagi nga "Sanger sequencing" nagsilbi nga sukaranan sa tanan nga dugang nga panukiduki sa kini nga lugar.
Pinaagi sa dalan, daghang mga programa nga gihimo sa mga siyentipiko sa Russia ang kaylap nga gigamit sa tibuuk kalibutan - pananglitan, ang genome assembler , - St. Petersburg genome assembler, nga gimugna sa St. Petersburg Institute, nagtabang sa mga siyentista gikan sa tibuok kalibutan sa pag-assemble sa mugbo nga DNA sequence ngadto sa mas dagkong mga sequence aron matukod pag-usab ang orihinal nga genome sa mga organismo.
Mga nadiskobrehan ug nakab-ot sa bioinformatics
Karong panahona, ang mga bioinformatician naghimo ug daghang mapuslanon nga mga nadiskobrehan. Imposible nga mahanduraw ang pag-uswag sa mga tambal alang sa coronavirus nga wala mahibal-an ang genome ug komplikado nga pag-analisar sa bioinformatics sa mga proseso nga nahitabo sa panahon sa sakit. Internasyonal Ang mga siyentipiko nga naggamit sa pagtandi nga genomics ug mga pamaagi sa pagkat-on sa makina nakasabut kung unsa ang parehas sa mga coronavirus sa ubang mga pathogen.
Kini nahimo nga usa niini nga mga bahin mao ang pagpalig-on sa nuclear localization signal (NLS) sa pathogenic virus nga mahitabo sa panahon sa ebolusyon. Kini nga panukiduki makatabang sa pagtuon sa mga strain sa mga virus nga mahimong delikado sa mga tawo sa umaabot, ug tingali mosangpot sa preventive drug development.
Dugang pa, ang mga bioinformatician adunay hinungdanon nga papel sa pagpauswag sa bag-ong mga pamaagi sa pag-edit sa genome, labi na ang sistema sa CRISPR / Cas9 (usa ka teknolohiya nga gibase sa immune system. ). Salamat sa bioinformatics nga pag-analisar sa istruktura niini nga mga protina ug sa ilang ebolusyonaryong pag-uswag, ang katukma ug kaepektibo niini nga sistema miuswag pag-ayo sa bag-ohay nga mga tuig, nga nagpaposible sa tinuyo nga pag-edit sa mga genome sa daghang mga organismo (lakip ang mga tawo).
Makuha nimo ang usa ka gipangita nga propesyon gikan sa wala o Level Up sa mga termino sa kahanas ug suweldo pinaagi sa pagkuha sa SkillFactory online nga mga kurso:
Dugang nga mga kurso
Source: www.habr.com