Bioinformatika, sesuai
dengan asal katanya yaitu “bio” dan “informatika”, adalah gabungan antara ilmu
biologi dan ilmu teknik informasi (TI). Pada umumnya, Bioinformatika
didefenisikan sebagai aplikasi dari alat komputasi dan analisa untuk menangkap
dan menginterpretasikan data-data biologi. Ilmu ini merupakan ilmu baru yang
yang merangkup berbagai disiplin ilmu termasuk ilmu komputer, matematika dan
fisika, biologi, dan ilmu kedokteran, dimana kesemuanya saling menunjang dan
saling bermanfaat satu sama lainnya.
Istilah bioinformatics
mulai dikemukakan pada pertengahan era 1980-an untuk mengacu pada penerapan
komputer dalam biologi. Namun demikian, penerapan bidang-bidang dalam
bioinformatika (seperti pembuatan basis data dan pengembangan algoritma untuk
analisis sekuens biologis) sudah dilakukan sejak tahun 1960-an.
Ilmu bioinformatika lahir
atas insiatif para ahli ilmu komputer berdasarkan artificial intelligence.
Mereka berpikir bahwa semua gejala yang ada di alam ini bisa diuat secara
artificial melalui simulasi dari gejala-gejala tersebut. Untuk mewujudkan hal
ini diperlukan data-data yang yang menjadi kunci penentu tindak-tanduk gejala
alam tersebut, yaitu gen yang meliputi DNA atau RNA. Bioinformatika ini penting
untuk manajemen data-data dari dunia biologi dan kedokteran modern. Perangkat
utama Bioinformatika adalah program software dan didukung oleh kesediaan
internet.
Perkembangan teknologi
DNA rekombinan memainkan peranan penting dalam lahirnya bioinformatika.
Teknologi DNA rekombinan memunculkan suatu pengetahuan baru dalam rekayasa
genetika organisme yang dikenala bioteknologi. Perkembangan bioteknologi dari
bioteknologi tradisional ke bioteknologi modren salah satunya ditandainya
dengan kemampuan manusia dalam melakukan analisis DNA organisme, sekuensing DNA
dan manipulasi DNA.
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. Bioinformatika (bahasa Inggris: bioinformatics) adalah ilmu yang
mempelajari penerapan teknik komputasional untuk mengelola dan menganalisis
informasi biologis. Bidang ini mencakup penerapan metode-metode matematika,
statistika, dan informatika untuk memecahkan masalah-masalah biologis, terutama
dengan menggunakan sekuens DNA dan asam amino serta informasi yang berkaitan
dengannya. Contoh topik utama bidang ini meliputi basis data untuk mengelola
informasi biologis, penyejajaran sekuens (sequence alignment), prediksi
struktur untuk meramalkan bentuk struktur protein maupun struktur sekunder RNA,
analisis filogenetik, dan analisis ekspresi gen.
Bioinformatika ialah ilmu
yang mempelajari penerapan teknik komputasi untuk mengelola dan menganalisis
informasi hayati. Bidang ini mencakup penerapan metode-metode matematika,
statistika, dan informatika untuk memecahkan masalah-masalah biologi, terutama
yang terkait dengan penggunaan sekuens DNAdan asam amino. Contoh topik utama
bidang ini meliputi pangkalan data untuk mengelola informasi hayati,
penyejajaran sekuens (sequence alignment), prediksi struktur untuk meramalkan
struktur protein atau pun struktur sekunder RNA, analisis filogenetik, dan
analisis ekspresi gen.
Bioinformatika pertama
kali dikemukakan pada pertengahan 1980an untuk mengacu kepada penerapan ilmu
komputer dalam bidang biologi. Meskipun demikian, penerapan bidang-bidang dalam
bioinformatika seperti pembuatan pangkalan data dan pengembangan algoritma
untuk analisis sekuens biologi telah dilakukan sejak tahun 1960an.
Kemajuan teknik biologi
molekuler dalam mengungkap sekuens biologi protein (sejak awal 1950an) dan asam
nukleat (sejak 1960an) mengawali perkembangan pangkalan data dan teknik
analisis sekuens biologi. Pangkalan data sekuens protein mulai dikembangkan
pada tahun 1960an di Amerika Serikat, sementara pangkalan data sekuens DNA
dikembangkan pada akhir 1970an di Amerika Serikat dan Jerman pada Laboratorium
Biologi Molekuler Eropa (European Molecular Biology Laboratory).
Penemuan teknik sekuensing
DNA yang lebih cepat pada pertengahan 1970an menjadi landasan terjadinya
ledakan jumlah sekuens DNA yang dapat diungkapkan pada 1980an dan 1990an. Hal
ini menjadi salah satu pembuka jalan bagi proyek-proyek pengungkapan genom,
yang meningkatkan kebutuhan akan pengelolaan dan analisis sekuens, dan pada
akhirnya menyebabkan lahirnya bioinformatika.
Perkembangan jaringan
internet juga mendukung berkembangnya bioinformatika. Pangkalan data
bioinformatika yang terhubungkan melalui internet memudahkan ilmuwan dalam
mengumpulkan hasil sekuensing ke dalam pangkalan data tersebut serta memperoleh
sekuens biologi sebagai bahan analisis. Selain itu, penyebaranprogram-program
aplikasi bioinformatika melalui internet memudahkan ilmuwan dalam mengakses
program-program tersebut dan kemudian memudahkan pengembangannya.
Bidang-bidang terkait
bioinformatika
Biophysics
Biologi molekul sendiri
merupakan pengembangan yang lahir dari biophysics. Biophysics adalah sebuah
bidang yang mengaplikasikan teknik- teknik dari ilmu Fisika untuk memahami
struktur dan fungsi biologi (British Biophysical Society). Sesuai dengan definisi
tersebut, bidang ini merupakan suatu bidang yang luas. Namun secara langsung
disiplin ilmu ini terkait dengan Bioinformatika karena penggunaan teknik-teknik
dari ilmu Fisika untuk memahami struktur.
Computational Biology
Computational biology
merupakan bagian dari Bioinformatika (dalam arti yang paling luas) yang paling
dekat dengan bidang Biologi umum klasik. Fokus dari computational biology
adalah gerak evolusi, populasi, dan biologi teoritis daripada biomedis dalam
molekul dan sel. Tak dapat dielakkan bahwa Biologi Molekul cukup penting dalam
computational biology, namun itu bukanlah inti dari disiplin ilmu ini. Pada
penerapan computational biology, model-model statistika untuk fenomena biologi
lebih disukai dipakai dibandingkan dengan model sebenarnya. Dalam beberapa hal
cara tersebut cukup baik mengingat pada kasus tertentu eksperimen langsung pada
fenomena biologi cukup sulit. Tidak semua dari computational biology merupakan
Bioinformatika, seperti contohnya Model Matematika bukan merupakan Bioinformatika,
bahkan meskipun dikaitkan dengan masalah biologi.
Medical Informatics
Medical informatics lebih
memperhatikan struktur dan algoritma untuk pengolahan data medis, dibandingkan
dengan data itu sendiri. Disiplin ilmu ini, untuk alasan praktis, kemungkinan
besar berkaitan dengan data-data yang didapatkan pada level biologi yang lebih
“rumit” – yaitu informasi dari sistem-sistem super selular, tepat pada level
populasi— di mana sebagian besar dari Bioinformatika lebih memperhatikan
informasi dari sistem dan struktur biomolekul dan selular.
Cheminformatics
Cheminformatics adalah
kombinasi dari sintesis kimia, penyaringan biologis, dan pendekatan data-mining
yang digunakan untuk penemuan dan pengembangan obat (Cambridge
HealthechInstitute’s Sixth Annual Cheminformatics conference). Pengertian
disiplin ilmu yang disebutkan diatas lebih merupakan identifikasi dari salah
satu aktivitas yang paling populer dibandingkan dengan berbagai bidang studi
yang mungkin ada di bawah bidang ini. Salah satu contoh penemuan obat yang
paling sukses sepanjang sejarah adalah penisilin, dapat menggambarkan cara
untuk menemukan dan mengembangkan obat-obatan hingga sekarang meskipun terlihat
aneh. Cara untuk menemukan dan mengembangkan obat adalah hasil dari kesempatan,
observasi, dan banyak proses kimia yang intensif dan lambat. Sampai beberapa
waktu yang lalu, desain obat dianggap harus selalu menggunakan kerja yang
intensif, proses ujidan gagal (trial-error process). Ruang lingkup pembelajaran
dari cheminformatics ini sangat luas. Contoh bidang minatnya antara lain:
Synthesis Planning, Reaction and Structure Retrieval, 3-D Structure
Retrieval,Modelling, Computational Chemistry, Visualisation Tools and
Utilities.
Genomics
Genomics adalah bidang
ilmu yang ada sebelum selesainya sekuen genom, kecuali dalam bentuk yang paling
kasar. Genomics adalah setiap usaha untuk menganalisa atau membandingkan
seluruh komplemen genetik dari satu spesies atau lebih. Secara logis tentu saja
mungkin untuk membandingkan genom-genom dengan membandingkan kurang lebih suatu
himpunan bagian dari gen di dalam genom.
Proteomics
Istilah proteomics
pertama kali digunakan untuk menggambarkan himpunan dari protein-protein yang
tersusun (encoded) oleh genom. Ilmu yang mempelajari proteome, yang disebut
proteomics, pada saat ini tidak hanya memperhatikan semua protein di dalam sel
yang diberikan, tetapi juga himpunan dari semua bentuk isoform dan modifikasi
dari semua protein,interaksi diantaranya, deskripsi struktural dari
protein-protein dan kompleks-kompleks ordetingkat tinggi dari protein.
Mengkarakterisasi sebanyak puluhan ribu protein-protein yang dinyatakan dalam
sebuah tipesel yang diberikan pada waktu tertentu– apakah untuk mengukur berat
molekul atau nilai-nilaiisoelektrik protein-protein tersebut– melibatkan tempat
penyimpanan dan perbandingan daridata yang memiliki jumlah yang sangat besar,
tak terhindarkan lagi akan memerlukan Bioinformatika.
Pharmacogenomics
Pharmacogenomics adalah
aplikasi dari pendekatan genomik dan teknologi pada identifikasi dari
target-target obat. Contohnya meliputi menjaring semua genom untuk penerima
yang potensial dengan menggunakan cara Bioinformatika, atau dengan menyelidiki
bentuk pola dari ekspresigen di dalam baik patogen maupun induk selama
terjadinya infeksi, atau maupun dengan memeriksa karakteristik pola-pola
ekspresi yang ditemukan dalam tumor atau contoh daripasien untuk kepentingan
diagnosa (kemungkinan untuk mengejar target potensial terapi kanker).
Pharmacogenetics
Tiap individu mempunyai
respon yang berbeda-beda terhadap berbagai pengaruh obat; sebagian ada yang
positif, sebagian ada yang sedikit perubahan yang tampak pada kondisimereka dan
ada juga yang mendapatkan efek samping atau reaksi alergi. Sebagian dari
reaksi-reaksi ini diketahui mempunyai dasar genetik. Pharmacogenetics adalah
bagian dari pharmacogenomics yang menggunakan metode genomik/Bioinformatika
untuk mengidentifikasihubungan-hubungan genomik, contohnya SNP (Single
Nucleotide Polymorphisms), karakteristik dari profil respons pasien tertentu
dan menggunakan informasi-informasi tersebut untuk memberitahu administrasi dan
pengembangan terapi pengobatan.
Sumber :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar