Tha sinn a’ bruidhinn mu dheidhinn daoine san àm ri teachd a bhios a’ mìneachadh ceann-latha mòr organach. Thairis air an dà dheichead a dh’ fhalbh, tha an ìre de dhàta bith-eòlasach a dh’ fhaodar a sgrùdadh air a dhol suas iomadh uair mar thoradh air an t-sreath de genoma daonna. Roimhe seo, cha b 'urrainn dhuinn eadhon smaoineachadh gum biodh e comasach dhuinn ar tùs a dhearbhadh le bhith a' cleachdadh an fhiosrachaidh a tha air a stòradh gu litireil nar fuil, mar a dhèiligeas a 'bhodhaig ri cuid de dhrogaichean, agus eadhon ag atharrachadh ar n-oighreachd bith-eòlasach.
Bidh seo agus artaigilean eile a’ nochdadh an toiseach ann an air an làrach-lìn againn. Faigh tlachd bho leughadh.
Tha buadhan bioinformatian cuibheasach an aon rud ri feartan prògramadair - sùilean dearga, suidheachadh cromach agus comharran bho chupan cofaidh air an deasg. Ach, aig a 'bhòrd seo chan eil an obair air algorithms agus òrdughan eas-chruthach, ach air a' chòd nàdair fhèin, a dh'fhaodas mòran innse dhuinn mu ar deidhinn agus air an t-saoghal mun cuairt oirnn.
Bidh eòlaichean san raon seo a 'dèiligeadh ri mòran dàta (mar eisimpleir, bidh toraidhean a bhith a' cur an òrdugh genoma aon neach a 'toirt suas mu 100 gigabytes). Mar sin, tha feum air dòighean-obrach agus innealan Saidheans Dàta le bhith a’ giullachd an leithid de dh’fhiosrachadh. Tha e loidsigeach gum bu chòir do neach-fiosrachaidh soirbheachail a bhith a 'tuigsinn chan e a-mhàin bith-eòlas agus ceimigeachd, ach cuideachd dòighean mion-sgrùdadh dàta, staitistig agus matamataig - tha seo a' fàgail a dhreuchd gu math tearc agus ann an iarrtas. Tha feum air eòlaichean mar seo gu sònraichte ann an raointean cungaidh-leigheis ùr-nodha agus leasachadh dhrogaichean. Fuamhairean tech mar IBM agus Intel , coisrigte do sgrùdadh bioinformatics.
Dè a bheir e airson a bhith nad neach-fiosrachaidh?
- Bith-eòlas agus Ceimigeachd (ìre oilthigh);
- Matstat, ailseabra sreathach, teòiridh coltachd;
- Cànanan prògramadh (Python agus R, gu tric cuideachd a’ cleachdadh C ++);
- Airson bioinformatics structarail: a’ tuigsinn mion-sgrùdadh matamataigeach agus teòiridh co-aontaran eadar-dhealaichte.
Faodaidh tu a dhol a-steach do raon bioinformatics le cùl-fhiosrachadh bith-eòlasach agus eòlas air prògramadh agus matamataig. Airson a 'chiad fhear, tha e iomchaidh a bhith ag obair le prògraman bith-fiosrachaidh deiseil, airson an fheadhainn mu dheireadh, ìomhaigh nas algorithmic den speisealachd.
Dè bhios bioinformatics a’ dèanamh?
Tha bioinformatics ùr-nodha air a roinn ann an dà phrìomh mheur - bioinformatics structarail agus bioinformatics sreath. Anns a 'chiad chùis, chì sinn neach na shuidhe air beulaibh coimpiutair agus a' ruith phrògraman a chuidicheas le bhith a 'sgrùdadh stuthan bith-eòlasach (mar eisimpleir, DNA no pròtainean) ann an seallaidhean 3D. Bidh iad a’ togail mhodalan coimpiutair a nì e comasach ro-innse mar a bhios moileciuil dhrogaichean ag eadar-obrachadh le pròtain, cò ris a tha structar spàsail pròtain coltach ann an cealla, dè na feartan aig a’ mholacile a mhìnicheas an eadar-obrachadh le structaran cealla, msaa.
Tha dòighean bioinformatics structarail air an cleachdadh gu gnìomhach an dà chuid ann an saidheans acadaimigeach agus ann an gnìomhachas: tha e duilich smaoineachadh air companaidh cungaidh-leigheis as urrainn dèanamh às aonais eòlaichean mar sin. Anns na bliadhnachan mu dheireadh, tha dòighean coimpiutaireachd air pròiseas lorg dhrogaichean a dhèanamh nas sìmplidhe gu mòr, a 'dèanamh leasachadh cungaidh-leigheis na phròiseas fada nas luaithe agus nas saoire.
SARS-CoV-2 RNA polymerase an urra ri RNA (clì), a bharrachd air a cheangal ris an RNA duplex.
Dè th' ann an genome?
Is e an genoma am fiosrachadh gu lèir mu structar oighreachas organism. Ann an cha mhòr a h-uile creutair beò, is e DNA giùlan an genoma, ach tha fàs-bheairtean ann a bhios a ’sgaoileadh am fiosrachadh oighreachail aca ann an cruth RNA. Tha an genoma air a thoirt seachad bho phàrantan gu clann, agus tron phròiseas tar-chuir seo, faodaidh mearachdan ris an canar mùthaidhean tachairt.
Eadar-obrachadh an remdesivir droga leis an RNA polymerase a tha an urra ri RNA den bhìoras SARS-CoV-2.
Bidh bioinformatics sreath a’ dèiligeadh ri ìre nas àirde de eagrachadh stuth beò - bho nucleotides fa leth, DNA agus ginean, gu genomes slàn agus an coimeas ri chèile.
Smaoinich air neach a chì air beulaibh seata de litrichean na h-aibidil (ach chan e sìmplidh, ach ginteil no amino acid) agus a 'coimhead airson pàtrain annta, a' mìneachadh agus a 'dearbhadh staitistigeil iad, a' cleachdadh dhòighean coimpiutaireachd. Tha seicheamh bioinformatics a’ mìneachadh dè am mùthadh a tha co-cheangailte ri galair sònraichte no carson a bhios stuthan cronail a’ cruinneachadh ann am fuil euslainteach. A bharrachd air dàta meidigeach, bidh bioinformatics sreath a’ sgrùdadh pàtrain cuairteachadh fàs-bheairtean air feadh na talmhainn, eadar-dhealachaidhean sluaigh eadar buidhnean de bheathaichean, agus dreuchdan agus gnìomhan ghinean sònraichte. Taing don saidheans seo, tha e comasach deuchainn a dhèanamh air èifeachdas dhrogaichean agus sgrùdadh a dhèanamh air na dòighean bith-eòlasach a mhìnicheas an gnìomh.
Mar eisimpleir, le taing do mhion-sgrùdadh bioinformatics, chaidh mùthaidhean a lean gu leasachadh fibrosis cystic, galar monogenic air adhbhrachadh le briseadh sìos gine aon de na seanalan clorid, a lorg agus a mhìneachadh. Agus a-nis tha fios againn mòran nas fheàrr cò an càirdeas bith-eòlasach as fhaisge air an duine agus mar a thuinich ar sinnsearan timcheall a’ phlanaid. A bharrachd air an sin, faodaidh a h-uile duine, le bhith a 'leughadh an genoma aige, faighinn a-mach cò às a tha a theaghlach a' tighinn agus dè am buidheann cinnidh dha bheil e. Tha mòran thall thairis (, ) agus Ruiseanach (, ) seirbheisean a 'toirt cothrom dhut an t-seirbheis seo fhaighinn airson prìs gu math ìseal (mu 20 mìle rubles).
Toraidhean mion-sgrùdadh deuchainn DNA airson tùs agus ceangal sluaigh bho MyHeritage.
Toraidhean deuchainn sluaigh DNA bho 23andMe.
Ciamar a tha an genome air a leughadh?
An-diugh, tha seicheamh genome na dhòigh àbhaisteach a chosgas timcheall air duine sam bith mìle rubles (a 'gabhail a-steach anns an Ruis). Gus an genoma agad a leughadh, chan fheum thu ach fuil a thoirt seachad bho veine ann an obair-lann sònraichte: ann an dà sheachdain gheibh thu toradh crìochnaichte le tuairisgeul mionaideach air na feartan ginteil agad. A bharrachd air an genoma agad, faodaidh tu sgrùdadh a dhèanamh air genomes do mhicrobiota caolan: ionnsaichidh tu feartan nam bacteria a tha a ’fuireach san t-siostam cnàmhaidh agad, agus gheibh thu comhairle bho neach-beathachaidh proifeasanta.
Faodar an genoma a leughadh a’ cleachdadh diofar dhòighean, is e aon de na prìomh fheadhainn a-nis an t-sreath ris an canar “an ath ghinealach”. Gus am modh-obrach seo a dhèanamh, feumar sampallan bith-eòlasach fhaighinn an-toiseach. Tha an aon genoma aig a h-uile cealla den bhodhaig, agus mar as trice thèid fuil a thoirt gus an genoma a leughadh (is e seo an dòigh as fhasa). Bidh na ceallan an uairsin a 'briseadh sìos agus a' sgaradh an DNA bho gach nì eile. An uairsin, tha an DNA a thig às air a roinn ann am mòran phìosan beaga agus tha innealan-atharrachaidh sònraichte “air am fuaigheal” dha gach fear dhiubh - sreathan nucleotide aithnichte gu h-ealanta. An uairsin tha na iallan DNA air an sgaradh, agus tha iallan aon-shreath ceangailte le bhith a ’cleachdadh innealan-atharrachaidh gu truinnsear sònraichte air a bheilear a’ dèanamh sreath. Rè an t-sreath, thèid nucleotides le bileagan flùraiseach co-phàirteach a chur ris an t-sreath DNA. Bidh gach nucleotide le bileag, nuair a tha e ceangailte, a’ leigeil a-mach beam solais de tonn-tonn sònraichte, a tha clàraichte air a’ choimpiutair. Seo mar a leughas an coimpiutair sreathan goirid den DNA tùsail, a tha an uairsin air an cruinneachadh a-steach don genoma tùsail a’ cleachdadh algorithms sònraichte.
Eisimpleir de dhàta a bhios ag obair le bioinformatics ag obair: co-thaobhadh sreath aminoideach.
Càite am bi bith-fhiosrachadh ag obair agus dè an ìre a bhios iad a’ cosnadh?
Tha an t-slighe bioinformatics gu traidiseanta air a roinn ann an dà phrìomh raon - gnìomhachas agus saidheans. Mar as trice bidh dreuchd mar neach-saidheans bioinformatics a’ tòiseachadh le dreuchd ceumnaiche aig prìomh institiud. An toiseach, bidh bith-informatics a’ faighinn tuarastal bunaiteach stèidhichte air an institiud aca, an àireamh de thabhartasan anns a bheil iad a’ gabhail pàirt, agus an àireamh de cheanglaichean aca - àiteachan anns a bheil iad air am fastadh gu foirmeil. Thar ùine, bidh an àireamh de thabhartasan agus cheanglaichean a 'fàs, agus an dèidh timcheall air bliadhna no dhà de bhith ag obair ann an àrainneachd acadaimigeach, bidh bioinformatian gu furasta a' faighinn tuarastal cuibheasach (70-80 mìle rubles), ach tha tòrr an urra ri dìcheall agus obair chruaidh. Bidh an luchd-fiosrachaidh as eòlaiche a’ ruith na h-obair-lann aca fhèin anns na raointean sònraichte aca.
Càite an dèan thu sgrùdadh airson bioinformatics?
- Oilthigh Stàite Moscow - Dàmh Bith-innleadaireachd agus Bith-fhiosrachadh
- HSE - Mion-sgrùdadh Dàta ann am Bith-eòlas agus Leigheas (prògram Maighstir)
- MIPT - Roinn Bith-fiosrachaidh
- Institiud Bioinformatics (NPO)
Eu-coltach ri acadamaidh, cha bhith duine sa ghnìomhachas a’ caitheamh an ùine a’ teagasg na sgilean riatanach do neach-obrach, agus mar sin tha e nas duilghe faighinn ann mar as trice. Tha slighe dreuchd neach-fiosrachaidh ann an gnìomhachas ag atharrachadh gu mòr a rèir an speisealachd agus an àite. Gu cuibheasach, bidh tuarastalan san raon seo ag atharrachadh mìle rubles, a rèir eòlas agus speisealachadh.
Bioinformatics ainmeil
Faodar eachdraidh bioinformatics a leantainn air ais gu Frederick Sanger, neach-saidheans Sasannach a fhuair an Duais Nobel ann an Ceimigeachd ann an 1980 airson mar a lorg e dòigh air sreathan DNA a leughadh. Bhon uairsin, tha dòighean leughaidh sreath air a thighinn air adhart a h-uile bliadhna, ach bha an dòigh “Sanger Sequencing” mar bhunait airson tuilleadh rannsachaidh san raon seo.
Air an t-slighe, tha mòran phrògraman a chruthaich luchd-saidheans Ruiseanach a-nis air an cleachdadh gu farsaing air feadh an t-saoghail - mar eisimpleir, an genome assembler , - St. St Petersburg genome assembler, a chaidh a chruthachadh aig Institiud St. Petersburg, a’ cuideachadh luchd-saidheans bho air feadh an t-saoghail gus sreathan DNA goirid a chruinneachadh ann an sreathan nas motha gus genomes tùsail fàs-bheairtean ath-chruthachadh.
Faigh a-mach agus euchdan bioinformatics
An-diugh, bidh bioinformatics a’ dèanamh mòran lorgan feumail. Bhiodh e do-dhèanta smaoineachadh air leasachadh dhrogaichean airson coronavirus gun a bhith a’ mìneachadh an genoma agus mion-sgrùdadh bioinformatics iom-fhillte air na pròiseasan a tha a ’tachairt tron ghalar. Eadar-nàiseanta Bha e comasach do luchd-saidheans a bha a’ cleachdadh genomics coimeasach agus dòighean ionnsachaidh innealan tuigse fhaighinn air na tha aig coronaviruses ann an cumantas ri pathogens eile.
Thionndaidh e a-mach gur e aon de na feartan sin neartachadh comharran sgìreachadh niùclasach (NLS) de bhìorasan pathogenic a bhios a ’tachairt aig àm mean-fhàs. Dh’ fhaodadh an rannsachadh seo cuideachadh le bhith a’ sgrùdadh sreathan de bhìorasan a dh’ fhaodadh a bhith cunnartach do dhaoine san àm ri teachd, agus is dòcha leantainn gu leasachadh dhrogaichean casgach.
A bharrachd air an sin, tha prìomh àite air a bhith aig bioinformatics ann an leasachadh dhòighean deasachaidh genome ùra, gu sònraichte an siostam CRISPR / Cas9 (teicneòlas stèidhichte air an t-siostam dìon. ). Mar thoradh air mion-sgrùdadh bioinformatics air structar nam pròtanan sin agus an leasachadh mean-fhàs, tha cruinneas agus èifeachdas an t-siostam seo air a dhol suas gu mòr anns na bliadhnachan mu dheireadh, a tha air a dhèanamh comasach genomes mòran fhàs-bheairtean a dheasachadh a dh’aona ghnothach (daoine nam measg).
Gheibh thu dreuchd air a bheil iarrtas bhon fhìor thoiseach no Ìre Suas a thaobh sgilean agus tuarastal le bhith a’ gabhail cùrsaichean air-loidhne SkillFactory:
Tuilleadh chùrsaichean
Source: www.habr.com