Vietnamen’s Weblog

Time, Chances, Diligence, Intelligence: which is the most important?

Tin Sinh học (Bionformatics) và những lĩnh vực con của nó

leave a comment »

Trước hết, ta hãy đề cập đến định nghĩa của thuật ngữ ‘Tin sinh học‘.

– Hai tác giả T K Attwood và D J Parry-Smith, trong cuốn sách “Introduction to Bioinformatics“, Prentice-Hall 1999 [Longman Higher Education; ISBN 0582327881] định nghĩa:

Thuật ngữ tinh sinh học dùng để ám chỉ mọi ứng dụng của máy tính vào trong nghiên cứu sinh học, mà trước đây, vào giữa thập niên 1980, đã được gọi là phân tích dữ liệu về chuỗi trong sinh học” (Nguyên văn: “The term bioinformatics is used to encompass almost all computer applications in biological sciences, but was originally coined in the mid-1980s for the analysis of biological sequence data.”)

(Dữ liệu về chuỗi trong sinh học (biological sequence data hoặc biological information) đó là gì? Đó có thể là chuỗi nucleotide, chuỗi amino acid, …)

Tinh sinh học có từ bao giờ?

– Tác giả Mark S. Boguski trong bài báo ‘Bionformatics – a new era‘ năm 1998 cho rằng:

Thuật ngữ ‘tinh sinh học’ là một phát minh gần đây, chưa hề được đề cập từ trước năm 1991, và nhờ sự xuất hiện các tài liệu ấn bản điện tử. Tôi cho rằng sự xuất hiện của khái niệm tinh sinh học, có thể mô tả chính xác nhất, là nhờ vào sự hội tụ của 2 yếu tố cách mạng kĩ thuật: kĩ thuật trong công nghệ sinh học và sự bùng nổ công nghệ thông tin… Vì thế, tin sinh học, thực ra, đã tồn tại từ hơn 30 năm nay và bây giờ đang ở giai đoạn trung niên” (Nguyên văn: “The term “bioinformatics” is a relatively recent invention, not appearing in the literature until 1991 and then only in the context of the emergence of electronic publishing. I think that the current concepts of bionformatics was best described as the convergence of two technology revolutions: the explosive growth in biotechnology, paralleled by the explosive growth in information technology. … So bioinformatics has, in fact, been in existence for more than 30 years and is now middle-aged.”

– Khởi nguồn của tin sinh học có thể nói bắt đầu từ 1968 lúc Margaret Dayhoff cùng với bộ sưu tập các chuỗi protein gọi là ‘Atlas of Protein Sequence and Structure’. Một trong những ứng dụng đầu tiên của tin sinh học là truy tìm sự giống nhau về chuỗi để tìm nguồn gốc các gien của virus. Chương trình được sử dụng cho mục đích này, lúc đó là FASTP.

Tin sinh học ‘cổ điển’

Có một điểm đáng chú ý thú vị đó là: “các phân tử sinh học (biological molecules) có dạng là chất trùng hợp (polymer), nghĩa là cấu trúc được tạo thành bởi chuỗi liên tiếp các phân tử nhỏ hơn, đơn giản hơn (monomer). Nếu ta tưởng tượng các monomer là các hạt, dù có màu sắc và hình dạng khác nhau, thì đều có cùng độ dày, và kết hợp liên tiếp với nhau.

CHÚ Ý: Để có thể kết hợp được với nhau thành chuỗi, thì các monomer phải có những tính chất giống nhau nhất định, nghĩa là cùng thuộc về một lớp cụ thể, nhưng đồng thời, mỗi loại monomer trong lớp đó đều có những tính chất riêng biệt rõ rệt.
Phân tử được tạo thành từ liên kết của các monomer gọi là đại phân tử, macromolecule. Các macromolecules có thể có chứa các nội dung thông tin và có các tính chất hóa học cụ thể riêng biệt.

Trong cơ thể sinh vật, có 2 loại macromolecule DNA protein có thể được biễu diễn một cách mô hình (symbolic representation) dưới dạng chuỗi của các kí tự trong bảng chữ cái. Nhờ thế, thông tin về trật tự chuỗi có thể được lưu trữ dễ dàng trong máy tính.

CHÚ Ý: có 4 loại monomer (còn gọi là nucleotide) của DNA là A, T, G, C (và với RNA thì là A, U, G, C); và có 20 loại monomer phổ biến (còn gọi là acid amin) của protein: có thể gán bằng 1 kí tự hoa (hoặc chuỗi 3 kí tự – 2 hoa và 1 thường) tham khảo (chưa kể có 2 loại không phổ biến) .

Thông tin về trật tự sắp xếp, và thành phần của các monomer trong một macromolecule gọi là thông tin chuỗi trong sinh học (biological sequence data). Và khi mà số lượng thông tin về chuỗi quá lớn, thì người ta nghĩ đến việc dùng máy tính để lưu trữ, thu thập, phân tích, và dự đoán các thành phần cấu trúc này của các phân tử sinh học (biomolecule) khác. Đây cũng chính là mục đích của tin sinh học ‘cổ điển’

CHÚ Ý: Biomolecule bao gồm nucleic acid – nguyên liệu di truyền, và protein – sản phẩm của gien.

Tin sinh học ‘hiện đại’

Ngày nay, khi mà bộ gien – genome – của con người và nhiều sinh vật khác đã được giải mã, con người sẽ dễ dàng hơn trong việc nghiên cứu về nguồn gốc tiến hóa, mối quan hệ giữa các loài. Nghiên cứu về cái này có tên là comparative genomics.

Khi mà các kĩ thuật xác định mức độ biểu hiện gien – để xác định thông tin di truyền nào được kích hoạt – được phát triển, người ta có thể so sánh mức độ biểu hiện gien ở các giai đoạn phát triển bệnh khác nhau hay ở các tế bào khác nhau. Kĩ thuật microarray sẽ giúp cho việc nghiên cứu này.

Khi mà bộ gien được phát hiện đầy đủ, người ta nghĩ đến việc tìm vai trò của chúng, và mối tương tác giữa chúng. Đây là mục đích của functional genomics.

Đồng thời, có một sự chuyển đổi nghiên cứu, từ gien sang sản phẩm của gien – đó là protein. Bởi vì, người ta phát hiện ra rằng, đóng vai trò trực tiếp đến chức năng hoạt động của tế bào (cell) là protein chứ không phải là gien (DNA, RNA). Vậy là, người ta nghĩ đến việc thống kê chức năng và đặc tính tương tác giữa các protein (của người), mà tên gọi của nó lproteomics. Một lĩnh vực khác, nghiên cứu và dự đoán chức năng của mọi protein (của người), gọi là structural genomics.

Một lĩnh vực cuối cùng, có tên là medical informatics, chuyên nghiên cứu, quản lí mọi dữ liệu thực nghiệm liên quan đến một phân tử sinh học hoặc một bệnh nhân cụ thể. Dữ liệu này được đo đạc dùng các kĩ thuật thực nghiệm khác nhau như mass spectroscopy, hoặc các kĩ thuật dùng trong ống nghiệm (in vitro).

CHÚ Ý: Có thể thông tin không được chính xác, mong nhận sự góp ý của các bạn

Bài viết này được tổng hợp từ

http://wiki.bioinformatics.org/Bioinformatics

http://www.scq.ubc.ca/what-is-bioinformatics/

Written by vietnamen

Tháng Mười Một 27, 2007 lúc 1:25 chiều

Posted in Tin Sinh học

Gửi phản hồi

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Log Out / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Log Out / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Log Out / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Log Out / Thay đổi )

Connecting to %s

%d bloggers like this: