Qed nitkellmu dwar nies tal-futur li jiddeċifraw id-data kbira organika. Matul l-aħħar għoxrin sena, l-ammont ta 'dejta bijoloġika li tista' tiġi analizzata żdied ħafna drabi minħabba s-sekwenzjar tal-ġenoma uman. Qabel dan, lanqas biss stajna nimmaġinaw li billi tuża l-informazzjoni litteralment maħżuna fid-demm tagħna, ikun possibbli li niddeterminaw l-oriġini tagħna, niċċekkjaw kif il-ġisem se jirreaġixxi għal ċerti drogi, u saħansitra jibdel l-eredità bijoloġika tagħna.
Dan u artikoli oħra jidhru l-ewwel fi fuq il-websajt tagħna. Igawdu qari.
L-attributi tal-bijoinformatiku medju huma l-istess bħal dawk ta 'programmatur - għajnejn ħomor, qagħda mdawwar u marki minn tazzi tal-kafè fuq id-desktop. Madankollu, fuq din il-mejda ix-xogħol mhuwiex fuq algoritmi u kmandi astratti, iżda fuq il-kodiċi tan-natura nnifisha, li jista 'jgħidilna ħafna dwarna u d-dinja ta' madwarna.
L-ispeċjalisti f'dan il-qasam jittrattaw ammonti kbar ta 'dejta (pereżempju, ir-riżultati tas-sekwenzjar tal-ġenoma ta' persuna waħda jieħdu madwar 100 gigabytes). Għalhekk, l-ipproċessar ta 'tali firxa ta' informazzjoni jeħtieġ approċċi u għodod tax-Xjenza tad-Data. Huwa loġiku li bijoinformatiku ta 'suċċess għandu jifhem mhux biss il-bijoloġija u l-kimika, iżda wkoll metodi ta' analiżi tad-dejta, statistika u matematika - dan jagħmel il-professjoni tiegħu pjuttost rari u fid-domanda. Speċjalisti bħal dawn huma speċjalment meħtieġa fl-oqsma tal-mediċina innovattiva u l-iżvilupp tad-droga. Ġganti teknoloġiċi bħal IBM u Intel , iddedikat għall-istudju tal-bijoinformatika.
X'hemm bżonn biex issir bijoinformatika?
- Bijoloġija u Kimika (livell universitarju);
- Matstat, alġebra lineari, teorija tal-probabbiltà;
- Lingwi tal-ipprogrammar (Python u R, ħafna drabi jużaw ukoll C++);
- Għall-bijoinformatika strutturali: fehim tal-analiżi matematika u t-teorija tal-ekwazzjonijiet differenzjali.
Tista 'tidħol fil-qasam tal-bijoinformatika kemm bi sfond bijoloġiku kif ukoll għarfien tal-ipprogrammar u l-matematika. Għal tal-ewwel, il-ħidma bi programmi bijoinformatiċi lesti hija adattata, għal tal-aħħar, profil aktar algoritmiku tal-ispeċjalità.
X'jagħmlu l-bijoinformatiċi?
Il-bijoinformatika moderna hija maqsuma f'żewġ fergħat ewlenin - il-bijoinformatika strutturali u l-bijoinformatika tas-sekwenza. Fl-ewwel każ, naraw persuna bilqiegħda quddiem kompjuter u tmexxi programmi li jgħinu fl-istudju ta 'oġġetti bijoloġiċi (per eżempju, DNA jew proteini) f'viżwalizzazzjonijiet 3D. Jibnu mudelli tal-kompjuter li jagħmluha possibbli li wieħed ibassar kif molekula tad-droga se jinteraġixxi ma 'proteina, kif tidher l-istruttura spazjali ta' proteina f'ċellula, liema proprjetajiet tal-molekula jispjegaw l-interazzjonijiet tagħha ma 'strutturi ċellulari, eċċ.
Metodi bijoinformatiċi strutturali jintużaw b'mod attiv kemm fix-xjenza akkademika kif ukoll fl-industrija: huwa diffiċli li wieħed jimmaġina kumpanija farmaċewtika li tista 'tgħaddi mingħajr speċjalisti bħal dawn. F'dawn l-aħħar snin, il-metodi tal-kompjuter issimplifikaw ħafna l-proċess tat-tiftix għal mediċini potenzjali, u jagħmlu l-iżvilupp farmaċewtiku proċess ħafna aktar mgħaġġel u orħos.
SARS-CoV-2 RNA polimerażi dipendenti fuq l-RNA (xellug), kif ukoll l-assoċjazzjoni tagħha mal-RNA duplex.
X'inhu ġenoma?
Il-ġenoma hija l-informazzjoni kollha dwar l-istruttura tal-eredità ta 'organiżmu. Fi kważi l-ħlejjaq ħajjin kollha, it-trasportatur tal-ġenoma huwa d-DNA, iżda hemm organiżmi li jittrasmettu l-informazzjoni ereditarja tagħhom fil-forma ta 'RNA. Il-ġenoma jiġi mgħoddi mill-ġenituri għat-tfal, u matul dan il-proċess ta 'trażmissjoni, jistgħu jseħħu żbalji msejħa mutazzjonijiet.
Interazzjoni tal-mediċina remdesivir mal-RNA polymerase dipendenti fuq l-RNA tal-virus SARS-CoV-2.
Il-bijoinformatika tas-sekwenza tittratta livell ogħla ta 'organizzazzjoni tal-materja ħajja - minn nukleotidi individwali, DNA u ġeni, għal ġenomi sħaħ u t-tqabbil tagħhom ma' xulxin.
Immaġina persuna li tara quddiemu sett ta’ ittri tal-alfabett (iżda mhux wieħed sempliċi, iżda wieħed ġenetiku jew ta’ aċidu amminiku) u jfittex mudelli fihom, jispjegahom u jikkonfermahom statistikament, bl-użu ta’ metodi tal-kompjuter. Il-bijoinformatika tas-sekwenza tispjega liema mutazzjoni hija assoċjata ma 'marda partikolari jew għaliex sustanzi ta' ħsara jakkumulaw fid-demm ta 'pazjent. Minbarra d-dejta medika, il-bijoinformatiċi tas-sekwenza jistudjaw mudelli ta 'distribuzzjoni ta' organiżmi madwar id-dinja, differenzi fil-popolazzjoni bejn gruppi ta 'annimali, u r-rwoli u l-funzjonijiet ta' ġeni speċifiċi. Grazzi għal din ix-xjenza, huwa possibbli li tittestja l-effettività tad-drogi u tistudja l-mekkaniżmi bijoloġiċi li jispjegaw l-azzjoni tagħhom.
Pereżempju, grazzi għall-analiżi tal-bijoinformatika, instabu u deskritti mutazzjonijiet li wasslu għall-iżvilupp tal-fibrożi ċistika, marda monoġenika kkawżata minn tqassim tal-ġene ta 'wieħed mill-kanali tal-klorur. U issa nafu ħafna aħjar min hu l-eqreb qarib bijoloġiku tal-bniedem u kif l-antenati tagħna stabbilixxew madwar il-pjaneta. Barra minn hekk, kull persuna, billi taqra l-ġenoma tagħha, tista’ ssir taf minn fejn ġejja l-familja tagħha u għal liema grupp etniku jappartjeni. Ħafna barranin (, ) u Russu (, ) is-servizzi jippermettulek tikseb dan is-servizz għal prezz relattivament baxx (madwar 20 elf rublu).
Riżultati tal-analiżi tat-test tad-DNA għall-oriġini u l-affiljazzjoni tal-popolazzjoni minn MyHeritage.
Riżultati ta' test tal-popolazzjoni tad-DNA minn 23andMe.
Kif jinqara l-ġenoma?
Illum, is-sekwenzjar tal-ġenoma huwa proċedura ta’ rutina li tiswa lil kulħadd bejn wieħed u ieħor elf rublu (inkluż fir-Russja). Biex taqra l-ġenoma tiegħek, għandek bżonn biss li tagħti d-demm minn vina f'laboratorju speċjali: f'ġimagħtejn tirċievi riżultat lest b'deskrizzjoni dettaljata tal-karatteristiċi ġenetiċi tiegħek. Minbarra l-ġenoma tiegħek, tista 'tanalizza l-ġenomi tal-mikrobijota intestinali tiegħek: int se titgħallem il-karatteristiċi tal-batterji li jgħixu fis-sistema diġestiva tiegħek, u tirċievi wkoll parir minn nutrizzjonista professjonali.
Il-ġenoma jista 'jinqara bl-użu ta' metodi differenti, wieħed minn dawk ewlenin issa huwa l-hekk imsejjaħ "sekwenzjar tal-ġenerazzjoni li jmiss". Biex titwettaq din il-proċedura, l-ewwel iridu jinkisbu kampjuni bijoloġiċi. Kull ċellula tal-ġisem għandha l-istess ġenoma, għalhekk ħafna drabi jittieħed id-demm biex jaqra l-ġenoma (dan huwa l-aktar faċli). Iċ-ċelloli mbagħad ikissru u jifred id-DNA minn kull ħaġa oħra. Imbagħad, id-DNA li jirriżulta jinqasam f'ħafna biċċiet żgħar u adapters speċjali huma "meħjutin" għal kull wieħed minnhom - sekwenzi tan-nukleotidi magħrufa sintetizzati artifiċjalment. Imbagħad il-fergħat tad-DNA jiġu sseparati, u l-fergħat b'linja waħda huma mwaħħla bl-użu ta 'adapters ma' pjanċa speċjali li fuqha jitwettaq is-sekwenzjar. Matul is-sekwenzjar, nukleotidi ttikkettjati fluworexxenti komplementari huma miżjuda mas-sekwenza tad-DNA. Kull nukleotide ttikkettjat, meta jitwaħħal, jarmi raġġ ta 'dawl ta' ċertu wavelength, li jiġi rreġistrat fuq il-kompjuter. Dan huwa kif il-kompjuter jaqra sekwenzi qosra tad-DNA oriġinali, li mbagħad jiġu mmuntati fil-ġenoma oriġinali bl-użu ta 'algoritmi speċjali.
Eżempju ta 'dejta li l-bijoinformatiċi tas-sekwenza jaħdmu magħha: allinjament tas-sekwenza tal-aċidu amminiku.
Fejn jaħdmu l-bioinformaticians u kemm jaqilgħu?
It-triq tal-bijoinformatika hija tradizzjonalment maqsuma f'żewġ oqsma ewlenin—l-industrija u x-xjenza. Karriera bħala xjenzat tal-bijoinformatika tipikament tibda b'pożizzjoni ta 'gradwat f'istitut ewlieni. Inizjalment, il-bijoinformatiċi jirċievu salarju bażi bbażat fuq l-istitut tagħhom, in-numru ta 'għotjiet li jipparteċipaw fihom, u n-numru tagħhom ta' affiljazzjonijiet—postijiet li fihom huma impjegati formalment. Maż-żmien, in-numru ta 'għotjiet u affiljazzjonijiet jikber, u wara madwar ftit snin ta' xogħol f'ambjent akkademiku, bijoinformatiku faċilment jirċievi salarju medju (70-80 elf rublu), iżda ħafna jiddependi fuq id-diliġenza u x-xogħol iebes. Il-bijoinformatiċi bl-aktar esperjenza jispiċċaw imexxu l-laboratorji tagħhom fl-oqsma ta 'speċjalizzazzjoni tagħhom.
Fejn tistudja għall-bijoinformatika?
- Università Statali ta' Moska - Fakultà tal-Bijoinġinerija u l-Bijoinformatika
- HSE - Analiżi tad-Data fil-Bijoloġija u l-Mediċina (programm tal-Master)
- MIPT - Dipartiment tal-Bijoinformatika
- Istitut tal-Bijoinformatika (NPO)
B'differenza minn akkademja, ħadd fl-industrija mhu se jqatta' l-ħin tiegħu jgħallem lill-impjegat il-ħiliet meħtieġa, għalhekk li tasal hemm normalment ikun aktar diffiċli. It-triq tal-karriera ta 'bijoinformatiku fl-industrija tvarja ħafna skont l-ispeċjalizzazzjoni u l-post tagħhom. Bħala medja, is-salarji f'dan il-qasam ivarjaw elf rublu, skond l-esperjenza u l-ispeċjalizzazzjoni.
Bioinformaticians famużi
L-istorja tal-bijoinformatika tista’ tiġi rintraċċata lura għal Frederick Sanger, xjenzat Ingliż li rċieva l-Premju Nobel fil-Kimika fl-1980 għall-iskoperta tiegħu ta’ mod kif jaqra s-sekwenzi tad-DNA. Minn dakinhar, il-metodi tal-qari tas-sekwenza tjiebu kull sena, iżda l-metodu "Sekwenzar Sanger" serva bħala l-bażi għar-riċerka ulterjuri kollha f'dan il-qasam.
Mill-mod, ħafna programmi maħluqa minn xjenzati Russi issa huma użati b'mod wiesa 'madwar id-dinja - per eżempju, l-assemblatur tal-ġenoma , - St. Petersburg genome assembler, maħluq fl-Istitut ta 'San Pietruburgu, jgħin lix-xjenzati minn madwar id-dinja jiġbor sekwenzi qosra tad-DNA f'sekwenzi akbar biex jibnu mill-ġdid il-ġenomi oriġinali tal-organiżmi.
Skoperti u kisbiet tal-bijoinformatika....
Illum il-ġurnata, il-bijoinformatiċi jagħmlu ħafna skoperti utli. Ikun impossibbli li wieħed jimmaġina l-iżvilupp ta 'mediċini għall-koronavirus mingħajr ma jiġi deċifrat il-ġenoma tiegħu u analiżi bijoinformatika kumplessa tal-proċessi li jseħħu matul il-marda. Internazzjonali Ix-xjentisti li użaw ġenomika komparattiva u metodi ta’ tagħlim bil-magni setgħu jifhmu x’għandhom komuni l-koronavirus ma’ patoġeni oħra.
Irriżulta li waħda minn dawn il-karatteristiċi hija t-tisħiħ tas-sinjali ta 'lokalizzazzjoni nukleari (NLS) ta' viruses patoġeniċi li jseħħu matul l-evoluzzjoni. Din ir-riċerka tista 'tgħin biex tistudja razez ta' viruses li jistgħu jkunu potenzjalment perikolużi għall-bnedmin fil-futur, u forsi jwasslu għal żvilupp ta 'mediċina preventiva.
Barra minn hekk, il-bijoinformatiċi kellhom rwol ewlieni fl-iżvilupp ta’ metodi ġodda ta’ editjar tal-ġenoma, b’mod partikolari s-sistema CRISPR/Cas9 (teknoloġija bbażata fuq is-sistema immuni ). Grazzi għall-analiżi bijoinformatika tal-istruttura ta 'dawn il-proteini u l-iżvilupp evoluzzjonarju tagħhom, l-eżattezza u l-effiċjenza ta' din is-sistema żdiedu b'mod sinifikanti f'dawn l-aħħar snin, li għamlitha possibbli li jiġu editjati apposta l-ġenomi ta 'ħafna organiżmi (inklużi l-bnedmin).
Tista' tikseb professjoni mfittxija mill-bidu jew Level Up f'termini ta' ħiliet u salarju billi tieħu korsijiet onlajn ta' SkillFactory:
Aktar korsijiet
Sors: www.habr.com