Home
Definisi
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.
Sejarah
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.
Kemajuan teknik
biologi molekular dalam mengungkap sekuens biologis dari protein (sejak awal
1950-an) dan asam nukleat (sejak 1960-an) mengawali perkembangan basis data dan
teknik analisis sekuens biologis. Basis data sekuens protein mulai dikembangkan
pada tahun 1960-an di Amerika Serikat, sementara basis data sekuens DNA
dikembangkan pada akhir 1970-an di Amerika Serikat dan Jerman (pada European
Molecular Biology Laboratory, Laboratorium Biologi Molekular Eropa). Penemuan
teknik sekuensing DNA yang lebih cepat pada pertengahan 1970-an 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.
Perkembangan
Internet juga mendukung berkembangnya bioinformatika. Basis data bioinformatika
yang terhubung melalui Internet memudahkan ilmuwan mengumpulkan hasil
sekuensing ke dalam basis data tersebut maupun memperoleh sekuens biologis
sebagai bahan analisis. Selain itu, penyebaran program-program aplikasi
bioinformatika melalui Internet memudahkan ilmuwan mengakses program-program
tersebut dan kemudian memudahkan pengembangannya.
Bidang-bidang yang terkait dengan BioInformatika
1. 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.
2. Informatika
Medis
Sebagai
pembelajaran, penemuan, dan implementasi dari struktur dan algoritma untuk
meningkatkan komunikasi, pengertian, dan manajemen informasi medis
3. Komputasional
Biologi
Bidang ini fokus
pada Computational Biology adalah gerak evolusi, populasi, dan biologi teoritis
daripada biomedis dalam molekul dan sel.
4. Proteomics
Bidang ini
menggunakan bioinformatika untuk menyelidiki protein yang tersusun oleh
genomika
5. Biofisika
Merupakan sebuah bidang berdasarkan
teknik-teknik dari ilmu fisika untuk memahami struktur dan ilmu biologi. Ilmu
ini terkait dengan bioinformatika karena untuk mengenal teknik-teknik dari ilmu
fisika untuk memahami struktur tersebut membutuhkan penggunaan TI.
Manfaat Bioinformatika
a. Bioinformatika
dalam bidang Klinis
Perananan
Bioinformatika dalam bidang klinis ini sering juga disebut sebagai informatika
klinis (clinical informatics). Aplikasi dari clinical informatics ini adalah
berbentuk manajemen data-data klinis dari pasien melalui Electrical Medical
Record (EMR) yang dikembangkan oleh Clement J. McDonald dari Indiana University
School of Medicine pada tahun 1972 [5]. McDonald pertama kali mengaplikasikan
EMR pada 33 orang pasien penyakit gula (diabetes). Sekarang EMR ini telah
diaplikasikan pada berbagai penyakit. Data yang disimpan meliputi data analisa
diagnosa laboratorium, hasil konsultasi dan saran, foto ronsen, ukuran detak
jantung, dll. Dengan data ini dokter akan bisa menentukan obat yang sesuai
dengan kondisi pasien tertentu. Lebih jauh lagi, dengan dibacanya genom
manusia, akan memungkinkan untuk mengetahui penyakit genetik seseorang,
sehingga personal care terhadap pasien menjadi lebih akurat.
b. Bioinformatika
dalam bidang Virologi
Khusus di bidang
Virologi (ilmu virus), kemajuan bioinformatika telah berperan dalam mempercepat
kemajuan ilmu ini. Sebelum kemajuan bioinformatika, untuk mengklasifikasikan
virus kita harus melihat morfologinya terlebih dahulu. Untuk melihat morfologi
virus dengan akurat, biasanya digunakan mikroskop elektron yang harganya sangat
mahal sehingga tidak bisa dimiliki oleh semua laboratorium. Selain itu, kita
harus bisa mengisolasi dan mendapatkan virus itu sendiri.
c. Bioinformatika
Untuk Penemuan Obat
Cara untuk
menemukan obat biasanya dilakukan dengan menemukan zat/senyawa yang dapat
menekan perkembangbiakan suatu agent penyebab penyakit. Karena perkembangbiakan
agent tersebut dipengaruhi oleh banyak faktor, maka faktor-faktor inilah yang
dijadikan target. Diantaranya adalah enzim-enzim yang diperlukan untuk
perkembangbiakan suatu agent Mula mula yang harus dilakukan adalah analisa
struktur dan fungsi enzim-enzim tersebut. Kemudian mencari atau mensintesa
zat/senyawa yang dapat menekan fungsi dari enzim-enzim tersebut.
d. Bioinformatika
Untuk Identifikasi Agent Penyakit Baru
Bioinformatika
juga menyediakan tool yang sangat penting untuk identifikasi agent penyakit
yang belum dikenal penyebabnya. Banyak sekali penyakit baru yang muncul dalam
dekade ini, dan diantaranya yang masih hangat adalah SARS (Severe Acute
Respiratory Syndrome).
e. Bioinformatika
Untuk Identifikasi Agent Penyakit Baru
Bioteknologi telah
diterapkan secara luas dalam bidang pertanian, antara lain yaitu:
- Pupuk Hayati (biofertiliser) yaitu suatu bahan yang berasal dari jasad hidup, khususnya mikrobia yang digunakan untuk meningkatkan kuantitas dan kualitas produksi tanaman.
- Kultur in vitro, yaitu pembiakan tanaman dengan menggunakan bagian tanaman yang ditumbuhkan pada media bernutrisi dalam kondisi aseptik.
- Kultur in vitro memungkinkan perbanyakan tanaman secara massal dalam waktu yang singkat.
- Teknologi DNA Rekombinaan, pengembangan tanaman transgenik, misalnya galur tanaman transgenik yang membawa gen cry dari Bacillus thuringiensis untuk pengendalian hama.
Teknologi Dan Penerapan Bioinformatika
Program-program Bioinformatika
Sehari-harinya
bionformatika dikerjakan dengan menggunakan program pencarisekuen (sequence
search) seperti BLAST, program analisa sekuen (sequence analysis) seperti
EMBOSS dan paket Staden, program prediksi struktur seperti THREADER atau PHD
atau program imaging/modelling seperti RasMol dan WHATIF. Contoh-contoh di atas
memperlihatkan bahwa telah banyak program pendukung yang mudah di akses dan
dipelajari untuk menggunakan Bioinformatika.
Teknologi Bioinformatika Secara Umum
Pada saat ini
banyak pekerjaan Bioinformatika berkaitan dengan teknologidatabase. Penggunaan
database ini meliputi baik tempat penyimpanan database “umum” seperti GenBank
atau PDB maupun database “pribadi”, seperti yang digunakan oleh grup riset yang
terlibat dalam proyek pemetaan gen atau database yang dimiliki oleh
perusahaan-perusahaan bioteknologi. Konsumen dari data Bioinformatika
menggunakan platform jenis komputer dalam kisaran: mulai dari mesin UNIX yang
lebih canggih dan kuat yang dimiliki oleh pengembang dan kolektor hingga ke
mesin Mac yang lebih bersahabat yang sering ditemukan menempati laboratorium
ahli biologi yang tidak suka komputer.
Database dari
sekuen data yang ada dapat digunakan untuk mengidentifikasi homolog pada molekul
baru yang telah dikuatkan dan disekuenkan di laboratorium. Dari satu nenek
moyang mempunyai sifat-sifat yang sama, atau homology, dapat menjadi indikator
yang sangat kuat di dalam Bioinformatika. Setelah informasi dari database
diperoleh, langkah berikutnya adalah menganalisa data. Pencarian database
umumnya berdasarkan pada hasil alignment / pensejajaran sekuen, baik sekuen DNA
maupun protein. Kegunaan dari pencarian ini adalah ketika mendapatkan suatu
sekuen DNA/protein yang belum diketahui fungsinya maka dengan membandingkannya
dengan yang ada dalam database bisa diperkirakan fungsi daripadanya. Salah satu
perangkat lunak pencari database yang paling berhasil dan bisa dikatakan
menjadi standar sekarang adalah BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) yang
merupakan program pencarian kesamaan yang didisain untuk mengeksplorasi semua
database sekuen yang diminta, baik itu berupa DNA atau protein. Program BLAST
juga dapat digunakan untuk mendeteksi hubungan di antara sekuen yang hanya
berbagi daerah tertentu yang memiliki kesamaan.
Data yang memerlukan analisa Bioinformatika dan
mendapat banyak perhatiansaat ini adalah data hasil DNA chip. Dengan perangkat
ini dapat diketahui kuantitas dan kualitas transkripsi satu gen sehingga bisa menunjukkan gen-gen apa saja yang aktif terhadap perlakuan tertentu, misalnya
timbulnya kanker, dan lain-lain.
Sumber :
0 komentar:
Posting Komentar