Bioinformatika: Béda antara owahan

Konten dihapus Konten ditambahkan
Kunirasem (parembugan | pasumbang)
c →‎Pranala njaba: clean up, replaced: planet → planit using AWB
Top4Bot (parembugan | pasumbang)
ganti isi, replaced: sing → kang (45)
Larik 1:
[[Gambar:Protein alignment.svg|thumb|420px|''[[#Panyejajaran sekuens|Sequence alignment]]''; salah siji aplikasi dhasar bioinformatika. [[Sekuens biologis]] singkang dianalisis ing bab iki ya iku sekuens [[asam amino]] saka papat [[protéin]] [[hemoglobin]].]]
 
'''Bioinformatika''' ([[basa Inggris]]: ''bioinformatics'') iku ([[èlmu]] singkang 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 singkang ana kaitané. Conto topik utama babagan iki ngambah [[basis data]] kanggo ngemunah informasi biologis, panyejajaran sekuens (''sequence alignment''), prédiksi struktur kanggo ngramalaké wangun struktur [[protéin]] uga struktur sékundhèr [[RNA]], analisis [[filogenetika|filogenetik]], lan analisis èksprèsi [[gen]].
 
== Sajarah ==
Istilah ''bioinformatics'' wiwit diwedharaké ing tengah éra [[1980]]-an kanggo ngacu panrapan [[komputer]] ing biologi. Éwadéné mangkono, panrapan babagan-babagan ing bioinformatika (kaya panggawéan basis data lan pangembangan [[algoritma]] kanggo analisis [[sekuens biologis]]) wis dilakokaké wiwit taun [[1960]]-an.
 
Kamajuan tèhnik [[biologi molekular]] kanggo ndungkap sekuens biologis saka [[protéin]] (wiwit awal [[1950]]-an) lan [[asam nukleat]] (wiwit 1960-an) miwiti mekaring basis data lan tèhnik analisis sekuens biologis. Basis data sekuens protéin 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 singkang luwih rikat ing tengah taun [[1970]]-an dadi landhesan dumadiné ledakan cacahé sekuens DNA singkang 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.
 
Mekaré [[internet|internèt]] uga ndhukung mekaré bioinformatika. Basis data bioinformatika singkang gumandhéng liwat internèt nggampangaké èlmuwan nglumpukaké asil sekuensing nuju basis data mau uga antuk sekuens biologis minangka bahan analisis. Saliyané iku, panyebaran [[program]]-program aplikasi bioinformatika liwat internèt nggampangaké èlmuwan ngakses program-program mau lan banjur nggampangaké pangembangané.
 
== Panrapan utama bioinformatika ==
=== Basis data sekuens biologis ===
Selaras kaliyan jinis informasi biologis singkang disimpen, [[basis data]] sekuens biologis bisa arupa basis data primer kanggo nyimpen sekuens primer [[asam nukleat]] utawa [[protéin]], basis data sékundhèr kanggo nyimpen motif sekuens [[protéin]], lan basis data struktur kanggo nyimpen data struktur protéin utawa asam nukleat.
 
Basis data utama kanggo sekuens [[asam nukleat]] saiki ya iku [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Genbank/index.html GenBank] (Amérika Sarékat), [http://www.ebi.ac.uk/embl/ EMBL] (Éropah), lan [http://www.ddbj.nig.ac.jp/ DDBJ] (''DNA Data Bank of Japan'', [[Jepang]]). Katelu basis data mau makarya bebarengan lan ijol-ijolan data saben dina kanggo njaga kawiyaran cakupan saben basis data. Sumber utama data sekuens asam nukleat ya iku submisi langsung saka periset individual, proyèk sekuensing [[genom]], lan pandaftaran [[paten]]. Isi saliyané sekuens asam nukleat, entri ing basis data sekuens asam nukleat lumrahé ngandhut informasi ngenani jinis asam nukleat ([[DNA]] utawa [[RNA]]), jeneng [[organisme]] sumber asam nukleat mau, lan pustaka singkang ana kaitané karo sekuens asam nukleat mau.
 
Sauntara iku, conto sapérangan basis data wigati singkang nyimpen sekuens primer protéin 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] (singkang dana mligi saka Amérika Sarékat). Entri ing UniProt ngandhut informasi ngenani sekuens protéin, jeneng organisme sumber protéin, pustaka singkang ana kaitané, lan komentar singkang lumrahé isiné panjlasan ngenani fungsi protéin mau.
 
[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/ '''BLAST'''] (''Basic Local Alignment Search Tool'') arupa perkakas bioinformatika singkang gumandhéng raket karo panggunaan basis data sekuens biologis. Panlusuran BLAST (''BLAST search'') ing basis data sekuens mungelaké èlmuwan kanggo nggolèki sekuens asam nukleat uga protéin singkang mèmper karo sekuens tinentu singkang 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]] singkang ndhasari makarya BLAST ya iku panyejajaran sekuens.
 
[http://www.rcsb.org/pdb/ PDB] (''Protein Data Bank'', Bank Data Protein) ya iku basis data tunggal singkang nyimpen modhèl struktural telung dhimènsi [[protéin]] lan [[asam nukleat]] asil panemton eksperimental (kanthi [[kristalografi sinar-X]], [[spektroskopi NMR]] lan [[mikroskopi èlèktron]]). PDB nyimpen data struktur minangka [[koordinat telung dhimènsi]] singkang nggambaraké posisi [[atom]]-atom ing njero protéin utawa asam nukleat.
 
=== Panyejajaran sekuens ===
'''Panyejajaran sekuens''' ('''''sequence alignment''''') ya iku prosès panyusunan/pangaturan loro utawa luwih [[sekuens]] saéngga pepadhan sekuens-sekuens mau katon nyata. Asil saka prosès mau uga ingaran minangka ''sequence alignment'' utawa ''alignment'' waé. Larik sekuens ing sawijining ''alignment'' diwènèhi sisipan (lumrahé kanthi tandha "–") saéngga kolom-kolomé ngamot karakter singkang identik utawa padha ing antarané sekuens-sekuens mau. Ing ngisor iki conto ''alignment'' DNA saka rong sekuens cendhak DNA singkang béda, "ccatcaac" lan "caatgggcaac" (tandha "|" nedahaké kacocokan utawa ''match'' ing antarané loro sekuens iku).
 
ccat---caac
Larik 29:
caatgggcaac
 
''Sequence alignment'' arupa métodhe dhasar ing analisis sekuens. Métodhe iki minangka nyinaoni [[évolusi]] sekuens-sekuens saka leluhur singkang 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]] singkang dumadi ing sekuens-sekuens mau. Umpamané, loro sekuens ing conto ''alignment'' ing ndhuwur bisa dadi évolusi saka sekuens singkang padha "ccatgggcaac". Ing kaitané karo bab iki, ''alignment'' uga bisa nedahaké posisi-posisi singkang dipertahankan (''conserved'') suwéné évolusi ing sekuens-sekuens [[protéin]], singkang nedahaké yèn posisi-posisi mau bisa dadi wigati kanggo struktur utawa fungsi protéin mau.
 
Saliyané iku, ''sequence alignment'' uga dipigunaaké kanggo nggolèki sekuens singkang mèmper utawa padha ing [[basis data]] sekuens. BLAST ya iku métodhe ''alignment'' singkang asring dipigunaaké ing panlusuran basis data sekuens. BLAST migunakaké algoritma [[heuristik]] ing panyusunan ''alignment''.
 
Sapérangan métodhe ''alignment'' liya singkang ndhisiki BLAST ya iku métodhe "Needleman-Wunsch" lan "Smith-Waterman". Métodhe Needleman-Wunsch minangka nyusun '''''alignment'' global''' ing antarané loro utawa luwih sekuens, ya iku ''alignment'' kanggo sadawané sekuens mau. Métodhe Smith-Waterman ngasilaké '''''alignment'' lokal''', ya iku alignment kanggo pérangan-pérangan njero sekuens. Kaloro métodhe mau nerapaké [[pamrograman dinamik]] (''dynamic programming'') lan mung efektif kanggo ''alignment'' rong sekuens ('''''pairwise alignment''''')
 
Clustal ya iku program bioinformatika kanggo ''alignment'' multipel ('''''multiple alignment'''''), ya iku ''alignment'' sapérangan sekuens sisan. Loro varian utama Clustal ya iku [http://www.ebi.ac.uk/clustalw/ ClustalW] lan [http://bips.u-strasbg.fr/en/Documentation/ClustalX/ ClustalX].
 
Métodhe liya singkang bisa ditrepaké kanggo ''alignment'' sekuens ya iku métodhe singkang gegandhéngan karo '''''Hidden Markov Modhèl''''' ("Modhél Markov Kadhelikaké", '''HMM'''). HMM iku modhèl statistika singkang 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 protéin ing [[genom]] lan prédhiksi struktur sékundhèr protéin.
 
=== Prédhiksi struktur protéin ===
[[Gambar:Hemagglutinin molecule.png|thumb|right|Modhèl protéin hemaglutinin saka [[virus]] [[influensa]]]]
Sacara kimia/fisika, wangun struktur [[protéin]] didungkap kanthi [[kristalografi sinar-X]] utawa kanthi [[spektroskopi NMR]], nanging rong métodhe iki banget ngentèkaké wektu lan rélatif larang. Sauntara iku, métodhe [[sekuensing]] protéin rélatif luwih gampang ndungkap [[sekuens]] [[asam amino]] protéin. Prédhiksi struktur protéin ngupaya ngramalaké struktur telung dhimènsi protéin adhedhasar sekuens asam aminoné (kanthi tembung liya, ngramalaké struktur tersier lan struktur sékundhèr adhedhasar struktur primer protéin). Lumrahé, métodhe prédhiksi struktur protéin singkang ana saiki bisa dikategoriaké dadi rong golongan, ya iku métodhe pamodhèlan protéin komparatif lan métodhe pamodhèlan ''de novo''.
 
'''Pamodhèlan protéin komparatif''' (''comparative protéin modelling'') ngramalaké struktur sawijining protéin adhedhasar struktur protéin liya singkang wis dingertèni. Salah siji panrapan métodhe iki ya iku '''pamodhèlan homologi''' (''homology modelling''), ya iku prédhiksi struktur tersier protéin adhedhasar pepadhan struktur primer protéin. Pamodhèlan homologi didhasaraké ing [[téyori]] yèn rong protéin singkang [[homolog]] duwé struktur singkang mèmper banget siji lan sijiné. Ing métodhe iki, struktur sawijining protéin (ingaran protéin target) ditemtokaké adhedhasar struktur protéin liya (protéin templat) singkang wis dingertèni lan duwé kamèmperan sekuens karo protéin target mau. Saliyané iku, panrapan liya pamodhèlan komparatif ya iku '''''protéin threading''''' singkang didhasaraké ing kamèmperan struktur tanpa kamèmperan sekuens primèr. Latar wingking ''protéin threading'' ya iku struktur protéin luwih dikonservasi tinimbang sekuens protéin suwéné évolusi; laladan-laladan singkang wigati kanggo fungsi protéin dipertahankan strukturé. Ing pandekatan iki, struktur singkang paling kompatibel kanggo sawijining sekuens asam amino dipilih saka kabèh jinis struktur telung dhimènsi protéin singkang ana. Métodhe-métodhe singkang kagolong ing ''protéin threading'' ngupaya nemtokaké tingkat kompatibilitas mau.
 
Ing pandekatan '''''de novo''''' utawa ''ab initio'', struktur protéin ditemtokaké saka sekuens primèré tanpa mbandhingaké karo struktur protéin liya. Ana akèh kamungelan ing pandekatan iki, umpamané kanthi nirokaké prosès panglipetan (''folding'') protéin saka sekuens primèré dadi struktur tersieré (umpamané kanthi simulasi [[dinamika molekular]]), utawa kanthi optimisasi global fungsi ènergi protéin. Prosedur-prosedur iki luwih mbutuhaké prosès komputasi singkang intens, saéngga saiki mung dipigunaaké nalika nemtokaké struktur protéin-protéin 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]].
 
=== Analisis èksprèsi gen ===
[[Gambar:Bcr746-2-l.jpg|thumb|right|Analisis klastering èksprèsi gen ing [[kanker payudara]]]]
[[Ekspresi genetik|Ekspresi gen]] bisa ditemtokaké kanthi ngukur kadar [[mRNA]] kanthi manéka warna tèhnik (umpamané kanthi [http://en.wikipedia.org/wiki/DNA_microarray ''microarray''] utawa uga [http://en.wikipedia.org/wiki/Serial_Analysis_of_Gene_Expression ''Serial Analysis of Gene Expression''] ["Analisis Serial Ekspresi Gen", SAGE]). Teknik-tèhnik mau lumrahé diterapaké ing analisis èksprèsi gen skala gedhé singkang ngukur èksprèsi akèh [[gen]] (malah uga [[genom]]) lan ngasilaké data skala gedhé. Métodhe-métodhe panggolèkan data (''data mining'') ditrepaké ing data mau supaya antuk pola-pola informatif. Minangka conto, métodhe-métodhe komparasi dipigunaaké kanggo mbandhingaké èksprèsi ing antarané gen-gen, sauntara métodhe-métodhe klastering (''clustering'') dipigunaaké kanggo martisi data mau andhedhasar pepadhan èksprèsi gen.
 
== Bioinformatika ing Indonésia ==
Saiki mata ajaran bioinformatika uga mata ajaran kanthi momotan bioinformatika wis diwulangaké ing sapérangan [[pawiyatan luhur]] ing [[Indonésia]]. [http://www.sith.itb.ac.id Sekolah Èlmu lan Teknologi Hayati] [[ITB]] nawakaké mata kuliah "Pengantar Bioinformatika" kanggo program Sarjana lan mata kuliah "Bioinformatika" kanggo program Pascasarjana. Fakultas Teknobiologi [[Universitas Atma Jaya]], [[Jakarta]] nawakaké mata kuliah "Pengantar Bioinformatika". Mata kuliah "Bioinformatika" diwulangaké ing Program Pascasarjana Kimia Fakultas MIPA [[Universitas Indonésia]] (UI), Jakarta. Mata kuliah "Proteomik lan Bioinformatika" kalebu ing kurikulum program S3 bioteknologi [[Universitas Gadjah Mada]] (UGM), [[Yogyakarta]]. Materi bioinformatika kalebu ing njeron silabus sapérangan mata kuliah kanggo program [[sarjana]] uga [[pascasarjana]] biokimia,biologi, lan bioteknologi ing [[Institut Pertanian Bogor]] (IPB). Saliyané iku, riset-riset singkang ngarah ing bioinformatika uga wis ditindakaké déning mahasiswa program S1 Èlmu Komputer uga program pascasarjana biologi sarta bioteknologi IPB.
 
Riset bioinformatika protéin ditindakaké minangka péranganing aktivitas riset rékayasa protéin 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.
Larik 67:
* [http://bioinformatics.org/faq/ Daftar pitakonan sing kerep muncul ngenani bioinformatika]
* [http://ilmukomputer.com/umum/witarto-bioinformatika.php Bioinformatika lan bioteknologi] (déning Arief B. Witarto, panliti LIPI)
* [http://bioinformatics.oxfordjournals.org/ Jurnal ''Bioinformatics''], salah siji [[jurnal èlmiah]] singkang focus ing tema bioinformatika
* [http://www.iscb.org/ ''International Society for Computational Biology'' (ISCB)]
* [http://www.apbionet.org/ ''Asia Pacific Bioinformatics Network'' (APBioNet)]