Mir schwätzen iwwer d'Leit vun der Zukunft, déi den organeschen groussen Datum entzifferen. An de leschten zwee Joerzéngte ass d'Quantitéit u biologeschen Donnéeën, déi analyséiert kënne ginn, vill eropgaang wéinst der Sequenzéierung vum mënschleche Genom. Virdru konnte mir eis net emol virstellen datt d'Informatioun, déi wuertwiertlech an eisem Blutt gespäichert ass, méiglech ass, eisen Hierkonft ze bestëmmen, ze kontrolléieren wéi de Kierper op bestëmmten Drogen reagéiert, an och eis biologesch Ierfschaft änneren.
Dësen an aner Artikele schéngen als éischt an op eiser Websäit. Genéisst d'Liesen.
D'Attributer vum duerchschnëttleche Bioinformatiker sinn d'selwecht wéi déi vun engem Programméierer - rout Aen, gekraagte Haltung a Marken vu Kaffisbecher op dem Desktop. Allerdéngs ass op dësem Dësch d'Aarbecht net op abstrakte Algorithmen a Kommandoen, mee um Code vun der Natur selwer, deen eis vill iwwer eis an d'Welt ronderëm eis erziele kann.
Spezialisten an dësem Beräich beschäftegen sech mat enormen Quantitéiten un Daten (zum Beispill d'Resultater vun der Sequenzéierung vum Genom vun enger Persoun huelen ongeféier 100 Gigabyte). Dofir erfuerdert d'Veraarbechtung vun sou enger Rei vun Informatioun Data Science Approchen an Tools. Et ass logesch datt en erfollegräiche Bioinformatiker net nëmmen d'Biologie a Chimie versteet, awer och d'Datenanalysemethoden, Statistiken a Mathematik - dëst mécht säi Beruff zimlech rar a gefuerdert. Esou Spezialisten si besonnesch an de Beräicher vun der innovativer Medizin an der Drogenentwécklung gebraucht. Tech Risen wéi IBM an Intel , gewidmet fir d'Studie vun der Bioinformatik.
Wat brauch et fir e Bioinformatiker ze ginn?
- Biologie a Chimie (Uni Niveau);
- Matstat, linear Algebra, Wahrscheinlechkeet Theorie;
- Programméierungssproochen (Python a R, dacks benotzt C ++);
- Fir strukturell Bioinformatik: Mathematesch Analyse verstoen an d'Theorie vun Differentialgleichungen.
Dir kënnt de Beräich vun der Bioinformatik mat béide biologeschen Hannergrond a Wëssen iwwer Programméierung a Mathematik aginn. Fir déi fréier ass d'Aarbecht mat fäerdege Bioinformatik Programmer gëeegent, fir déi lescht e méi algorithmesche Profil vun der Spezialitéit.
Wat maachen Bioinformatiker?
Modern Bioinformatik ass an zwou Haaptzweige opgedeelt - strukturell Bioinformatik a Sequenz Bioinformatik. Am éischte Fall gesi mir eng Persoun virun engem Computer sëtzt a Programmer lafen, déi hëllefen, biologesch Objeten ze studéieren (zum Beispill DNA oder Proteinen) an 3D Visualiséierungen. Si bauen Computermodeller déi et méiglech maachen virauszesoen wéi en Drogenmolekül mat engem Protein interagéiert, wéi d'raimlech Struktur vun engem Protein an enger Zell ausgesäit, wéi eng Eegeschafte vum Molekül seng Interaktioune mat Zellstrukturen erklären, asw.
Strukturell Bioinformatikmethoden ginn aktiv souwuel an der akademescher Wëssenschaft wéi och an der Industrie benotzt: et ass schwéier eng pharmazeutesch Firma virzestellen, déi ouni sou Spezialisten ka maachen. An de leschte Joeren hunn Computermethoden de Prozess vun der Sich no potenziellen Drogen staark vereinfacht, wat d'pharmazeutesch Entwécklung vill méi séier a méi bëlleg mécht.
SARS-CoV-2 RNA-ofhängeg RNA Polymerase (lénks), souwéi seng Associatioun mam RNA Duplex.
Wat ass e Genom?
De Genom ass all Informatioun iwwer d'Struktur vun der Ierfschaft vun engem Organismus. A bal all Liewewiesen ass den Träger vum Genom DNA, awer et ginn Organismen déi hir Ierf Informatioun a Form vun RNA iwwerdroen. De Genom gëtt vun den Elteren op d'Kanner weiderginn, a während dësem Iwwerdroungsprozess kënne Feeler genannt Mutatiounen optrieden.
Interaktioun vum Medikament Remdesivir mat der RNA-ofhängeg RNA Polymerase vum SARS-CoV-2 Virus.
Sequence Bioinformatics beschäftegt sech mat engem méi héijen Niveau vun der Organisatioun vun der Liewer Matière - vun eenzel Nukleotiden, DNA an Genen, bis ganz Genomen an hir Vergläicher mateneen.
Stellt Iech eng Persoun vir, déi virun him e Set vu Buschtawen vum Alphabet gesäit (awer net eng einfach, awer eng genetesch oder Aminosaier) a sicht Musteren an hinnen, erkläert a bestätegen se statistesch, mat Computermethoden. Sequenzbioinformatik erkläert wéi eng Mutatioun mat enger bestëmmter Krankheet assoziéiert ass oder firwat schiedlech Substanzen am Blutt vum Patient accumuléieren. Zousätzlech zu medizineschen Donnéeën, Sequenz Bioinformatiker studéieren Mustere vun der Verdeelung vun Organismen iwwer d'Äerd, Populatiounsdifferenzen tëscht Gruppen vun Déieren, an d'Rollen a Funktiounen vu spezifesche Genen. Dank dëser Wëssenschaft ass et méiglech d'Effektivitéit vun Drogen ze testen an d'biologesch Mechanismen ze studéieren, déi hir Handlung erklären.
Zum Beispill, dank der Bioinformatik Analyse, goufen Mutatiounen, déi zu der Entwécklung vun der zystescher Fibrose féieren, eng monogen Krankheet, déi duerch en Decompte vum Gen vun engem vun de Chloridkanäl verursaacht gëtt, fonnt a beschriwwen. An elo wësse mir vill besser wien de nooste biologesche Verwandt vum Mënsch ass a wéi eis Vorfahren sech ronderëm de Planéit néiergelooss hunn. Ausserdeem kann all Persoun, andeems hien säi Genom liest, erausfannen, wou seng Famill hierkënnt a wéi eng Ethnie hie gehéiert. Vill auslännesch (, ) a russesch (, ) Servicer erlaben Iech dëse Service fir e relativ niddrege Präis (ongeféier 20 Tausend Rubel) ze kréien.
Resultater vun DNA Test Analyse fir Hierkonft a Bevëlkerungsverbänn vu MyHeritage.
Resultater vun engem DNA Populatiounstest vun 23andMe.
Wéi gëtt de Genom gelies?
Haut ass Genom Sequenzéierung eng Routine Prozedur déi jidderengem ongeféier kascht dausend Rubelen (och a Russland). Fir Äert Genom ze liesen, musst Dir just Blutt aus enger Vene an engem speziellen Laboratoire spenden: an zwou Wochen kritt Dir e fäerdegt Resultat mat enger detailléierter Beschreiwung vun Ären geneteschen Charakteristiken. Zousätzlech zu Ärem Genom, kënnt Dir d'Genomen vun Ärem Darmmikrobiota analyséieren: Dir léiert d'Charakteristike vun de Bakterien, déi Ären Verdauungssystem bewunnt, a kritt och Berodung vun engem professionnellen Ernährungsspezialist.
De Genom ka mat verschiddene Methoden gelies ginn, ee vun den Haapt elo ass déi sougenannt "Next Generation Sequencing". Fir dës Prozedur auszeféieren, musse biologesch Proben als éischt kritt ginn. All Zell vum Kierper huet deeselwechte Genom, sou datt meeschtens Blutt geholl gëtt fir de Genom ze liesen (dëst ass am einfachsten). D'Zellen zerbriechen dann an trennen d'DNA vun alles anescht. Dann gëtt déi resultéierend DNA a vill kleng Stécker opgedeelt a speziell Adapter ginn op jiddereng vun hinnen "näht" - kënschtlech synthetiséiert bekannt Nukleotid Sequenzen. Dann ginn d'DNA Stränge getrennt, an eenzel Stränge ginn mat Adaptern op eng speziell Plack befestegt, op där d'Sequenzéierung duerchgefouert gëtt. Wärend der Sequenzéierung ginn komplementär fluoreszent markéiert Nukleotiden un d'DNA Sequenz bäigefüügt. All markéiert Nukleotid, wann se befestegt, emittéiert e Liichtstrahl vun enger bestëmmter Wellelängt, déi um Computer opgeholl gëtt. Esou liest de Computer kuerz Sequenzen vun der ursprénglecher DNA, déi dann mat speziellen Algorithmen an dat ursprénglecht Genom zesummegesat ginn.
E Beispill vun Donnéeën déi Sequenz Bioinformatiker schaffen mat: Aminosaier Sequenz Ausrichtung.
Wou schaffe Bioinformatiker a wéi vill verdéngen se?
De Bioinformatik Wee ass traditionell an zwee Haaptberäicher opgedeelt - Industrie a Wëssenschaft. Eng Karriär als Bioinformatik Wëssenschaftler fänkt normalerweis mat enger Graduéierter Positioun op engem groussen Institut un. Am Ufank kréien d'Bioinformatiker eng Basis Pai op Basis vun hirem Institut, der Unzuel vun de Stipendien, an deenen se matmaachen, an hir Unzuel vun de Filialen - Plazen an deenen se formell beschäftegt sinn. Mat der Zäit wiisst d'Zuel vun de Subventiounen an Associatiounen, an no ongeféier e puer Joer an engem akademeschen Ëmfeld schaffen, kritt e Bioinformatiker liicht eng Moyenne Pai (70-80 dausend Rubelen), awer vill hänkt vu Fläch an haarder Aarbecht of. Déi meescht erfuerene Bioinformatiker lafen endlech hir eege Laboe an hire Spezialisatiounsberäicher.
Wou studéiert Dir fir Bioinformatik?
- Moskau State University - Fakultéit fir Bioengineering a Bioinformatik
- HSE - Datenanalyse an der Biologie a Medizin (Masterprogramm)
- MIPT - Departement vun Bioinformatik
- Institut fir Bioinformatik (NPO)
Am Géigesaz zu enger Akademie wäert keen an der Industrie hir Zäit verbréngen fir en Employé déi néideg Fäegkeeten ze léieren, sou datt et normalerweis méi schwéier ass. De Karriärwee vun engem Bioinformatiker an der Industrie variéiert staark ofhängeg vun hirer Spezialisatioun a Standuert. Am Duerchschnëtt schwanken d'Salairen an dësem Beräich dausend Rubelen, je Erfahrung a Spezialisatioun.
Berühmte Bioinformatiker
D'Geschicht vun der Bioinformatik kann op de Frederick Sanger zréckgezunn ginn, en englesche Wëssenschaftler, deen 1980 den Nobelpräis an der Chimie krut fir seng Entdeckung vun engem Wee fir DNA Sequenzen ze liesen. Zënterhier sinn d'Methoden fir Sequenzliesen all Joer verbessert, awer d'Method "Sanger Sequencing" huet als Basis fir all weider Fuerschung an dësem Beräich gedéngt.
Iwwregens, vill Programmer, déi vu russesche Wëssenschaftler erstallt ginn, ginn elo wäit iwwerall op der Welt benotzt - zum Beispill de Genom Assembler , - St. Petersburg Genom Assembler, erstallt am St.
Entdeckungen an Erreeche vun der Bioinformatik
Hautdesdaags maachen Bioinformatiker vill nëtzlech Entdeckungen. Et wier onméiglech d'Entwécklung vun Drogen fir Coronavirus virzestellen ouni säi Genom a komplex Bioinformatik Analyse vun de Prozesser ze entschlësselen, déi während der Krankheet optrieden. International Wëssenschaftler, déi komparativ Genomik a Maschinnléieremethoden benotzen, konnten verstoen wat Coronavirussen mat anere Pathogenen gemeinsam hunn.
Et huet sech erausgestallt datt eng vun dësen Features d'Stäerkung vun nuklear Lokalisatiounssignaler (NLS) vu pathogene Viren ass, déi während der Evolutioun geschitt. Dës Fuerschung kéint hëllefen Stämme vu Virussen ze studéieren déi potenziell geféierlech fir Mënschen an Zukunft kéinte sinn, a vläicht zu enger präventiver Drogenentwécklung féieren.
Zousätzlech hunn d'Bioinformatiker eng Schlësselroll an der Entwécklung vun neie Genom Editéierungsmethoden gespillt, besonnesch de CRISPR/Cas9 System (eng Technologie baséiert op dem Immunsystem ). Dank der Bioinformatikanalyse vun der Struktur vun dëse Proteinen an hirer evolutiver Entwécklung ass d'Genauegkeet an d'Effizienz vun dësem System an de leschte Jore wesentlech eropgaang, wat et méiglech gemaach huet, d'Genome vu villen Organismen (och Mënschen) z'änneren.
Dir kënnt e gesichte Beruff vun Null oder Level Up a punkto Fäegkeeten a Pai kréien andeems Dir SkillFactory Online Coursen maacht:
Méi Coursen
Source: will.com