Bioinformatika atau Bioinformatics adalah ilmu yang mempelajari tentang penerapan teknik komputasional untuk mengelola dan menganalisis informasi biologis. Bidang ini mencakup ilmu matematika, statistik, dan komputer untuk memecahkan masalah-masalah biologis, terutama dengan menggunakan sekuens DNA dan asam amino serta informasi yang berkaitan dengannya. Secara esensial, bioinformatika mempunyai tiga komponen :
Penciptaan database yang memungkinkan penyimpanan dan manajemen pengaturan biologis yang besar.
Penembangan algoritma dan statistik untuk menentukan hubungan diantara sejumlah data set yang besar.
Penggunaan dari perkakas untuk analisa dan penafsiran dari berbagai jenis data biologis, mencakup DNA, RNA, dan urutan protein, profil ekspresi gen dan jalur biokimia.
Kemampuan untuk memahami dan memanipulasi kode genetik DNA ini sangat didukung oleh teknologi informasi melalui perkembangan hardware dan soffware. Baik pihak pabrikan sofware dan harware maupun pihak ketiga dalam produksi perangkat lunak. Salah satu contohnya dapat dilihat pada upaya Celera Genomics, perusahaan bioteknologi Amerika Serikat yang melakukan pembacaan sekuen genom manusia yang secara maksimal memanfaatkan teknologi informasi sehingga bisa melakukan pekerjaannya dalam waktu yang singkat (hanya beberapa tahun).
Sejarah
Isitilah bioinformatika pertama kali dikemukakan pada pertengahan tahun 1980-an untuk mengacu pada penerapan komputer dalam biologi dan pada mulanya diartikan sebagai manajemen dan analisis DNA, RNA dan data sekuensing protein. Namun demikian, penerapan bidang-bidang dalam bioinformatika untuk analisis sekuensing telah dilakukan sejak tahun 1960-an, tetapi hal ini mempunyai kepentingan yang sempit sampai kemajuan dalam teknologi sekuensing yang mendorong ke arah suatu perkembangan yang cepat dalam jumlah sekuens yang tersimpan di database seperti GenBank.
Saat ini, istilah Bioinformatika telah meluas untuk menyertakan tipe data biologi yang berbeda, sebagai contoh struktur protein, profil ekspresi gen dan interaksi protein. Masing-masing dari tipe data tersebut memerlukan pengaturan database, algoritma dan metode statistik sendiri-sendiri. Penemuan teknik sekuensing DNA yang lebih cepat menjadi landasan terjadinya ledakan jumlah sekuens DNA yang berhasil diungkapkan pada 1980-an dan 1990-an, menjadi salah satu pembuka jalan bagi proyek-proyek pengungkapan genom, meningkatkan kebutuhan akan pengelolaan dan analisis sekuens, dan pada akhirnya menyebabkan lahirnya bioinformatika.
Sekuensing DNA satu organisme, misalnya suatu virus memiliki kurang lebih 5.000 nukleotida atau molekul DNA atau sekitar 11 gen, yang telah berhasil dibaca secara menyeluruh pada tahun 1977. Kemudia Sekuen seluruh DNA manusia terdiri dari 3 milyar nukleotida yang menyusun 100.000 gen dapat dipetakan dalam waktu 3 tahun, walaupun semua ini belum terlalu lengkap. Saat ini terdapat milyaran data nukleotida yang tersimpan dalam database DNA, GenBank di AS yang didirikan tahun 1982.
Masa depan bioinformatika adalah pengintegrasian data. Sebagai contoh, pengintegrasian sumber data yang sangat bervariasi seperti data klinis dan data genomik akan membantu kita dalam menentukan penggunaan gejala penyakit dalam memprediksi mutasi genetik dan sebaliknya. Pengintegrasian data sistem informasi geografi (SIG) seperti peta, sistem cuaca, dengan hasil kesehatan dan data genotipe, akan membantu kita untuk memprediksi hasil sukses dari penelitian agrikultural. Ruang lingkup masa depan penelitian bioinformatika adalah membandingkan secara skala besar dari genomik. Sebagai contoh, pengembangan perkakas yang dapat melaksanakan 10 jalur pembandingan genom akan mendorong majunya angka penemuan pada bidang bionformatika. Selama ini, modeling dan visualisasi jejaring (network) yang penuh dari sistem kompleks dapat digunakan untuk memprediksi bagaimana sistem (atau sel) bereaksi terhadap obat sebagai contohnya. Tantangan teknis yang melingkupi bioinformatika ditujukan pada komputer yang lebih cepat, kemajuan teknologi dalam kapasitas ruang penyimpanan dan peningkatan bandwidth. Akhirnya, pertanyaan kunci riset bagi masa depan bioinformatika adalah bagaimana secara komputasi membandingkan pengamatan biologi kompleks, seperti pola ekspresi gen dan jejaring protein. Bioinformatika adalah suatu sistem yang mengubah pengamatan biologi kepada suatu model yang komputer akan dapat memahaminya. Hal ini adalah tugas yang sangat menantang karena ilmu biologi dapat menjadi sangat kompleks. Permasalahan bagaimana untuk mendigitalisasikan data fenotif seperti perilaku, elektrokardiogram dan hasil kesehatan kepada bentuk yang dapat terbaca komputer menawarkan tantangan yang menarik di masa mendatang bagi para pakar bioinformatika.
PenerapanBiologis
Basis Data Sekuens Biologis
Sesuai dengan jenis informasi biologis yang disimpannya, basis data sekuens biologis dapat berupa basis data primer untuk menyimpan sekuens primer asam nukleat maupun protein, basis data sekunder untuk menyimpan motif sekuens protein, dan basis data struktur untuk menyimpan data struktur protein maupun asam nukleat.
Basis data utama untuk sekuens asam nukleat saat ini adalah GenBank (Amerika Serikat), EMBL (Eropa), dan DDBJ(Inggris) (DNA Data Bank of Japan, Jepang). Ketiga basis data tersebut bekerja sama dan bertukar data secara harian untuk menjaga keluasan cakupan masing-masing basis data. Sumber utama data sekuens asam nukleat adalah submisi langsung dari periset individual, proyek sekuensing genom, dan pendaftaran paten. Selain berisi sekuens asam nukleat, entri dalam basis data sekuens asam nukleat umumnya mengandung informasi tentang jenis asam nukleat (DNA atau RNA), nama organisme sumber asam nukleat tersebut, dan pustaka yang berkaitan dengan sekuens asam nukleat tersebut.
Sementara itu, contoh beberapa basis data penting yang menyimpan sekuens primer protein adalah PIR (Protein Information Resource, Amerika Serikat), Swiss-Prot (Eropa), dan TrEMBL (Eropa). Ketiga basis data tersebut telah digabungkan dalam UniProt (yang didanai terutama oleh Amerika Serikat). Entri dalam UniProt mengandung informasi tentang sekuens protein, nama organisme sumber protein, pustaka yang berkaitan, dan komentar yang umumnya berisi penjelasan mengenai fungsi protein tersebut.
BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) merupakan perkakas bioinformatika yang berkaitan erat dengan penggunaan basis data sekuens biologis. Penelusuran BLAST (BLAST search) pada basis data sekuens memungkinkan ilmuwan untuk mencari sekuens asam nukleat maupun protein yang mirip dengan sekuens tertentu yang dimilikinya. Hal ini berguna misalnya untuk menemukan gen sejenis pada beberapa organisme atau untuk memeriksa keabsahan hasil sekuensing maupun untuk memeriksa fungsi gen hasil sekuensing. Algoritma yang mendasari kerja BLAST adalah penyejajaran sekuens.
PDB (Protein Data Bank, Bank Data Protein) adalah basis data tunggal yang menyimpan model struktural tiga dimensi protein dan asam nukleat hasil penentuan eksperimental (dengan kristalografi sinar-X, spektroskopi NMR dan mikroskopi elektron). PDB menyimpan data struktur sebagai koordinat tiga dimensi yang menggambarkan posisi atom-atom dalam protein ataupun asam nukleat.
Analisis Ekspresi Gen
Ekspresi gen dapat ditentukan dengan mengukur kadar mRNA dengan berbagai macam teknik (misalnya dengan microarray ataupun Serial Analysis of Gene Expression ["Analisis Serial Ekspresi Gen", SAGE]). Teknik-teknik tersebut umumnya diterapkan pada analisis ekspresi gen skala besar yang mengukur ekspresi banyak gen (bahkan genom) dan menghasilkan data skala besar. Metode-metode penggalian data (data mining) diterapkan pada data tersebut untuk memperoleh pola-pola informatif. Sebagai contoh, metode-metode komparasi digunakan untuk membandingkan ekspresi di antara gen-gen, sementara metode-metode klastering (clustering) digunakan untuk mempartisi data tersebut berdasarkan kesamaan ekspresi gen.
Sumber :
http://id.wikipedia.org/wiki/Bioinformatika
http://suryokuncorojakti-fkh.web.unair.ac.id/artikel_detail-38847-Biomolekuler%20dan%20Imunologi-Bioinformatika.html
http://bioinformatika-q.blogspot.com/