Bioinformatika: Béda antara owahan

[[Gambar:Protein alignment.svg|thumb|420px|''[[#Panyejajaran sekuens|Sequence alignment]]''; salah siji aplikasi dhasar bioinformatika. [[Sekuens biologis]] sing dianalisis ing bab iki ya iku sekuens [[asam amino]] saka papat [[proteinprotéin]] [[hemoglobin]].]]

'''Bioinformatika''' ([[basa Inggris]]: ''bioinformatics'') iku ([[èlmu]] sing nyinaoni) panrapan tèhnik [[komputasi]]onal kanggo nglola lan nganalisis informasi [[biologi]]s. Babagan iki nyakup panrapan métodhe-métodhe [[matématika]], [[statistika]], lan [[informatika]] kanggo mecahaké masalah-masalah biologis, mligi kanthi migunakaké sekuens [[DNA]] lan [[asam amino]] sarta informasi sing ana kaitané. Conto topik utama babagan iki ngambah [[basis data]] kanggo ngemunah informasi biologis, panyejajaran sekuens (''sequence alignment''), prédiksi struktur kanggo ngramalaké wangun struktur [[proteinprotéin]] uga struktur sékundhèr [[RNA]], analisis [[filogenetika|filogenetik]], lan analisis èksprèsi [[gen]].

Kamajuan tèhnik [[biologi molekular]] kanggo ndungkap sekuens biologis saka [[proteinprotéin]] (wiwit awal [[1950]]-an) lan [[asam nukleat]] (wiwit 1960-an) miwiti mekaring basis data lan tèhnik analisis sekuens biologis. Basis data sekuens proteinprotéin wiwit dikembangaké taun [[1960]]-an ing [[Amérika Sarékat]], sauntara basis data sekuens DNA dikembangaké akir [[1970]]-an ing Amérika Sarékat lan [[Jerman]] (ing ''European Molecular Biology Laboratory'', Laboratorium Biologi Molekular [[Éropah]]). Panemon tèhnik [[sekuensing]] DNA sing luwih rikat ing tengah taun [[1970]]-an dadi landhesan dumadiné ledakan cacahé sekuens DNA sing kasil didungkapaké ing taun [[1980]]-an lan [[1990]]-an, dadi salah sawijining pambuka dalan kanggo proyèk-proyèk pandungkapan [[genom]], ngundhakaké kabutuhan marang panglolaan lan analisis sekuens, lan pungkasané njalari lairé bioinformatika.

Selaras kaliyan jinis informasi biologis sing disimpen, [[basis data]] sekuens biologis bisa arupa basis data primer kanggo nyimpen sekuens primer [[asam nukleat]] utawa [[proteinprotéin]], basis data sékundhèr kanggo nyimpen motif sekuens [[proteinprotéin]], lan basis data struktur kanggo nyimpen data struktur proteinprotéin utawa asam nukleat.

Sauntara iku, conto sapérangan basis data wigati sing nyimpen sekuens primer proteinprotéin ya iku [http://pir.georgetown.edu/home.shtml PIR] (''Protein Information Resource'', Amérika Sarékat), [http://au.expasy.org/sprot/ Swiss-Prot] (Éropah), lan [http://www.ebi.ac.uk/trembl/ TrEMBL] (Éropah). Katelu basis data mau wis digabungaké ing [http://www.ebi.uniprot.org/index.shtml UniProt] (sing dana mligi saka Amérika Sarékat). Entri ing UniProt ngandhut informasi ngenani sekuens proteinprotéin, jeneng organisme sumber proteinprotéin, pustaka sing ana kaitané, lan komentar sing lumrahé isiné panjlasan ngenani fungsi proteinprotéin mau.

[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/ '''BLAST'''] (''Basic Local Alignment Search Tool'') arupa perkakas bioinformatika sing gumandhéng raket karo panggunaan basis data sekuens biologis. Panlusuran BLAST (''BLAST search'') ing basis data sekuens mungelaké èlmuwan kanggo nggolèki sekuens asam nukleat uga proteinprotéin sing mèmper karo sekuens tinentu sing diduwèni. Bab iki migunani umpamané kanggo nemu [[gen]] sajenis ing sapérangan [[organisme]] utawa kanggo mriksa kaabsahan asil [[sekuensing]] uga kanggo mriksa fungsi gen asil sekuensing. [[Algoritma]] sing ndhasari makarya BLAST ya iku panyejajaran sekuens.

[http://www.rcsb.org/pdb/ PDB] (''Protein Data Bank'', Bank Data Protein) ya iku basis data tunggal sing nyimpen modhèl struktural telung dhimènsi [[proteinprotéin]] lan [[asam nukleat]] asil panemton eksperimental (kanthi [[kristalografi sinar-X]], [[spektroskopi NMR]] lan [[mikroskopi èlèktron]]). PDB nyimpen data struktur minangka [[koordinat telung dhimènsi]] sing nggambaraké posisi [[atom]]-atom ing njero proteinprotéin utawa asam nukleat.

''Sequence alignment'' arupa métodhe dhasar ing analisis sekuens. Métodhe iki minangka nyinaoni [[évolusi]] sekuens-sekuens saka leluhur sing padha (''common ancestor''). Ora cocoké (''mismatch'') ing ''alignment'' diasosiasikaké kanthi prosès [[mutasi]], éwadéné kasenjangan (''gap'', tandha "–") diasosiasikaké kanthi prosès insersi utawa delesi. ''Sequence alignment'' mènèhi [[hipotèsis]] marang prosès [[évolusi]] sing dumadi ing sekuens-sekuens mau. Umpamané, loro sekuens ing conto ''alignment'' ing ndhuwur bisa dadi évolusi saka sekuens sing padha "ccatgggcaac". Ing kaitané karo bab iki, ''alignment'' uga bisa nedahaké posisi-posisi sing dipertahankan (''conserved'') suwéné évolusi ing sekuens-sekuens [[proteinprotéin]], sing nedahaké yèn posisi-posisi mau bisa dadi wigati kanggo struktur utawa fungsi proteinprotéin mau.

Métodhe liya sing bisa ditrepaké kanggo ''alignment'' sekuens ya iku métodhe sing gegandhéngan karo '''''Hidden Markov Modhèl''''' ("Modhél Markov Kadhelikaké", '''HMM'''). HMM iku modhèl statistika sing mula bukané dipigunaaké ing [[èlmu komputer]] kanggo ngenali wicaraning [[Manungsa]] (''speech recognition''). Saliyané dipigunaaké kanggo alignment, HMM uga dipigunaaké ing métodhe-métodhe analisis sekuens liyané, kaya prediksi laladan pawènèh kodhe proteinprotéin ing [[genom]] lan prédhiksi struktur sékundhèr proteinprotéin.

=== Prédhiksi struktur proteinprotéin ===

[[Gambar:Hemagglutinin molecule.png|thumb|right|Modhèl proteinprotéin hemaglutinin saka [[virus]] [[influensa]]]]

Sacara kimia/fisika, wangun struktur [[proteinprotéin]] didungkap kanthi [[kristalografi sinar-X]] utawa kanthi [[spektroskopi NMR]], nanging rong métodhe iki banget ngentèkaké wektu lan rélatif larang. Sauntara iku, métodhe [[sekuensing]] proteinprotéin rélatif luwih gampang ndungkap [[sekuens]] [[asam amino]] proteinprotéin. Prédhiksi struktur proteinprotéin ngupaya ngramalaké struktur telung dhimènsi proteinprotéin adhedhasar sekuens asam aminoné (kanthi tembung liya, ngramalaké struktur tersier lan struktur sékundhèr adhedhasar struktur primer proteinprotéin). Lumrahé, métodhe prédhiksi struktur proteinprotéin sing ana saiki bisa dikategoriaké dadi rong golongan, ya iku métodhe pamodhèlan proteinprotéin komparatif lan métodhe pamodhèlan ''de novo''.

'''Pamodhèlan proteinprotéin komparatif''' (''comparative proteinprotéin modelling'') ngramalaké struktur sawijining proteinprotéin adhedhasar struktur proteinprotéin liya sing wis dingertèni. Salah siji panrapan métodhe iki ya iku '''pamodhèlan homologi''' (''homology modelling''), ya iku prédhiksi struktur tersier proteinprotéin adhedhasar pepadhan struktur primer proteinprotéin. Pamodhèlan homologi didhasaraké ing [[téyori]] yèn rong proteinprotéin sing [[homolog]] duwé struktur sing mèmper banget siji lan sijiné. Ing métodhe iki, struktur sawijining proteinprotéin (ingaran proteinprotéin target) ditemtokaké adhedhasar struktur proteinprotéin liya (proteinprotéin templat) sing wis dingertèni lan duwé kamèmperan sekuens karo proteinprotéin target mau. Saliyané iku, panrapan liya pamodhèlan komparatif ya iku '''''proteinprotéin threading''''' sing didhasaraké ing kamèmperan struktur tanpa kamèmperan sekuens primèr. Latar wingking ''proteinprotéin threading'' ya iku struktur proteinprotéin luwih dikonservasi tinimbang sekuens proteinprotéin suwéné évolusi; laladan-laladan sing wigati kanggo fungsi proteinprotéin dipertahankan strukturé. Ing pandekatan iki, struktur sing paling kompatibel kanggo sawijining sekuens asam amino dipilih saka kabèh jinis struktur telung dhimènsi proteinprotéin sing ana. Métodhe-métodhe sing kagolong ing ''proteinprotéin threading'' ngupaya nemtokaké tingkat kompatibilitas mau.

Ing pandekatan '''''de novo''''' utawa ''ab initio'', struktur proteinprotéin ditemtokaké saka sekuens primèré tanpa mbandhingaké karo struktur proteinprotéin liya. Ana akèh kamungelan ing pandekatan iki, umpamané kanthi nirokaké prosès panglipetan (''folding'') proteinprotéin saka sekuens primèré dadi struktur tersieré (umpamané kanthi simulasi [[dinamika molekular]]), utawa kanthi optimisasi global fungsi ènergi proteinprotéin. Prosedur-prosedur iki luwih mbutuhaké prosès komputasi sing intens, saéngga saiki mung dipigunaaké nalika nemtokaké struktur proteinprotéin-proteinprotéin cilik. Sapérangan usaha wis dilakokaké kanggo ngatasi kakurangan sumber daya komputasi mau, umpamané kanthi [[superkomputer]] (umpamané superkomputer [[Blue Gene]] [http://www.research.ibm.com/bluegene/] saka [[IBM]]) utawa [[komputasi kadistribusi]] (''distributed computing'', umpamané proyèk [http://folding.stanford.edu/ Folding@home]) uga [[komputasi grid]].

Riset bioinformatika proteinprotéin ditindakaké minangka péranganing aktivitas riset rékayasa proteinprotéin ing Laboratorium Rekayasa Protein, Pusat Panlitèn Bioteknologi [[Lembaga Èlmu Pangetauan Indonésia]] (LIPI), [[Cibinong]], [[Bogor]]. [[Lembaga Biologi Molekul Eijkman]], Jakarta, kanthi mirunggan nduwé laboratorium bioinformatika minangka fasilitas panunjang kagiyatan riseté. Saliyané iku, basis data sekuens DNA [[mikroorganisme]] asli Indonésia gèk dikembangaké ing UI.