芻議生物信息學(xué)研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

蔡依嫻 湖南省長沙市南雅中學(xué)

芻議生物信息學(xué)研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

蔡依嫻 湖南省長沙市南雅中學(xué)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及后基因時(shí)代的到來，生物信息學(xué)成為了一個(gè)廣泛關(guān)注且熱門的研究領(lǐng)域，其中包含了生命、計(jì)算機(jī)以及數(shù)學(xué)科學(xué)。將其使用在藥業(yè)行業(yè)中，能夠產(chǎn)生巨大作用。本文就對生物信息學(xué)研究的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上對其未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行展望。

生物信息 研究現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢

1 生物信息學(xué)研究的現(xiàn)狀

1.1 生物信息學(xué)研究內(nèi)容

生物信息學(xué)習(xí)是一個(gè)建設(shè)在對DNA與蛋白質(zhì)序列比較基礎(chǔ)上的學(xué)科，其主要是為了發(fā)現(xiàn)進(jìn)化聯(lián)系，并在此基礎(chǔ)上將功能進(jìn)行標(biāo)注。自生物信息學(xué)出現(xiàn)以來，其經(jīng)歷了前基因、基因組以及后基因時(shí)代三個(gè)發(fā)展部分，當(dāng)前就是后基因組時(shí)代。在前基時(shí)代中是對生物數(shù)據(jù)庫進(jìn)行建設(shè)以及檢索平臺的研究，還有則是對DNA于蛋白質(zhì)的序列分析。在基因時(shí)代中則是對基因進(jìn)行認(rèn)知與發(fā)現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)以及互動(dòng)界面工具的研究。在當(dāng)前的后基因時(shí)代中，其主要的研究內(nèi)容是經(jīng)營組學(xué)、比較基因和蛋白質(zhì)等相關(guān)的組學(xué)，主要體現(xiàn)在對大規(guī)?；蚪M和蛋白質(zhì)組進(jìn)行分析。在當(dāng)前的生物信息學(xué)研究中，其主要的內(nèi)容已轉(zhuǎn)變到大規(guī)模的數(shù)據(jù)整合以及可視化方面，并且對基因組學(xué)和代謝網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析。在后基因時(shí)代中，生物性學(xué)依次和功能基因組、蛋白質(zhì)組以及結(jié)構(gòu)基因組等相關(guān)的領(lǐng)域相結(jié)合，成為了當(dāng)前系統(tǒng)生物學(xué)中最為關(guān)鍵的研究基礎(chǔ)。

1.2 生物信息學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀

生物信息學(xué)是一門新興的學(xué)科，其關(guān)鍵特點(diǎn)是在信息量逐漸增長的情況下，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的算法以及分析軟件構(gòu)建的生物信息學(xué)。隨著國際互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟，以此讓大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理和傳輸加快實(shí)現(xiàn)，這樣也促使網(wǎng)絡(luò)生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫與軟件的發(fā)展。生物信息學(xué)各類數(shù)據(jù)庫幾乎覆蓋了生命科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。生物信息數(shù)據(jù)庫是按照源頭分成了原始數(shù)據(jù)庫、衍生和集成數(shù)據(jù)庫；而按內(nèi)容則可以分成核酸序列、蛋白質(zhì)序列、文獻(xiàn)等相關(guān)的數(shù)據(jù)庫。在當(dāng)前時(shí)代中，多樣化的生物信息數(shù)據(jù)包含了生命科學(xué)的各項(xiàng)領(lǐng)域，存在的生物學(xué)數(shù)據(jù)庫已經(jīng)將近600多種。日本的DNA數(shù)據(jù)庫與歐洲的分子生物學(xué)數(shù)據(jù)庫是當(dāng)前國際上常用的核苷序列數(shù)據(jù)庫，而我國在時(shí)代的發(fā)展中也相繼地建設(shè)了相應(yīng)的生物信息研究中心。目前在北京大學(xué)中已建設(shè)了將近70多種分子生物鏡像系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫，清華大學(xué)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模擬和天津大學(xué)的DNA序列分析在國際上處于領(lǐng)先水平，這些都促使了我國生物信息學(xué)研究水平的逐漸提升。

2 生物信息學(xué)發(fā)展趨勢

當(dāng)前的時(shí)代是生命科學(xué)的時(shí)代，同時(shí)也是信息快速發(fā)展的時(shí)代。在人類基因組計(jì)劃各個(gè)任務(wù)都相繼完成的情況下，相關(guān)的核酸和蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)呈現(xiàn)指數(shù)增長的趨勢。而在大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)情況下，使用計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠?qū)ο嚓P(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理，并且能對其中的誤差進(jìn)行精準(zhǔn)控制。而在后基因時(shí)代中，生物信息學(xué)呈現(xiàn)出了以下的發(fā)展趨勢。

2.1 功能基因組信息研究趨勢

在后基因時(shí)代中，生物信息研究的重點(diǎn)放在了功能基因組信息的研究中。其具體研究內(nèi)容不但包含了基因查詢以及同源分析，并且還包含和基因與基因組功能的分析方面。主要體現(xiàn)在把已知基因序列和功能進(jìn)行一起研究。就以一般克隆為基礎(chǔ)的基因分離來說，功能基因的體現(xiàn)就是在此基礎(chǔ)上，對序列分析和功能分析的基因分離。在單個(gè)基因致病原理的研究上往多個(gè)基因致病原理進(jìn)行研究，還有則是在組織和組織之間進(jìn)行比較，對功能基因組與蛋白質(zhì)進(jìn)行研究。例如鐮狀血紅細(xì)胞疾病來源于蛋白質(zhì)晶體的缺陷，老年癡呆癥與瘋牛病來源于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤等。還有則是將不同發(fā)育過程進(jìn)行比較等相關(guān)方面。如陳家倫教授領(lǐng)銜研究的“人下丘腦—垂體—腎上腺軸基因表達(dá)譜研究及其新基因全長cDNA的克隆”,在國際上第一次通過大規(guī)模表達(dá)序列標(biāo)簽的測定,獲得人下丘腦—垂體—腎上腺軸這一神經(jīng)內(nèi)分泌重要系統(tǒng)基因表達(dá)譜,并且還從中成功克隆了200條新基因。

2.2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫和算法的發(fā)展趨向

在這方面主要是發(fā)展成為集成生物數(shù)據(jù)倉庫還有則是聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫技術(shù)。其主要是為了將分散甚至于混亂的生物學(xué)數(shù)據(jù)庫在共識標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行整理，進(jìn)而建設(shè)完整并且有序的數(shù)據(jù)庫體系，建設(shè)不同生物學(xué)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，以此便于數(shù)據(jù)挖掘查詢工作。還有則是發(fā)展整合功能基因組數(shù)據(jù)分析軟件，功能較為單一的生物信息處理軟件不再是當(dāng)前主要的研究方向，而是要研發(fā)將大類算法和分析軟件整合在一起的軟件系統(tǒng)，以此保障系統(tǒng)的分析功能，在此基礎(chǔ)上達(dá)到大規(guī)模功能基因數(shù)據(jù)分析的需要。最后就是要研發(fā)生物學(xué)文獻(xiàn)信息管理以及搜索功能，探究怎樣在大量的文獻(xiàn)資料中查詢關(guān)鍵信息。在這個(gè)過程中對知識進(jìn)行高質(zhì)量而精準(zhǔn)的發(fā)現(xiàn)，這也是生物信息學(xué)未來主要的發(fā)展趨勢。

3 結(jié)束語

目前國際上對生物信息學(xué)的研究層次尚淺，仍處于積極探索的階段，但從中不難窺探其對人類社會(huì)運(yùn)行極其重要的影響和巨大的制藥產(chǎn)業(yè)利益。我國學(xué)者也看到了生物信息學(xué)所帶來的契機(jī)，專門為生物信息學(xué)在我國的發(fā)展而組織了各大國際會(huì)議，為在世界生物信息學(xué)的前沿陣地沖刺的年輕學(xué)者們指明方向。生物信息學(xué)就是生物的一門衍生學(xué)科，其能夠?yàn)槿祟惖幕蛴?jì)劃作出巨大貢獻(xiàn)，對其的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行了解，有利于我們對生物知識的學(xué)習(xí)與理解。

[1]徐培杰.生物信息學(xué)研究現(xiàn)狀[J].科技信息,2013(10):268-269.

[2]趙屹,谷瑞升,杜生明.生物信息學(xué)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志, 2012,33(5):2-6.