Biyoinformatik disiplini, bilgisayar ve biyolojik bilimleri birleştirirerek, biyoloji temelli soruları yanıtlamaktadır. İlk olarak 1968 yılında kullanılan biyoinformatik terimi, aynı zamanda "hesaplamalı biyoloji" olarak da anılmaktadır. Biyoinformatik, özellikle moleküler genetik ve genomiğe uygulanan bir alan olup, bilgisayar kullanılarak biyokimyasal ve biyolojik bilgilerin toplanması, sınıflandırılması, depolanması, analizini ve yorumlanmasını kapsamaktadır.
Son yıllarda gelişen moleküler teknikler sonucunda ortaya çıkan büyük verilerin depolanması, analizi ve yorumlanması için biyoinformatik bilimine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu bağlamda, Dünya genelinde en sık kullanılan, temel moleküler ve genetik çalışmalarında ortaya çıkan verilerin anlaşılmasında, karmaşık verilerin analizinde ve yorumlanmasında en yeni süreçlerin ve araçların geliştirilmesinde etkin bir kurum olan “National Center for Biotechnoloy Infotmation (NCBI) 1998 yılında kurulmuştur. İnsan genom projesiyle birlikte önemi katlanarak artan biyoinformatik disiplini, moleküler çalışmalardan biyoteknolojiye, ilaç tasarımından endüstriyel üretime kadar birçok süreçte kullanılır hale gelmiştir. Bunun en önemli sebepleri arasında pahalı ve zaman alıcı süreçlerin bilgisayar ortamında gerçekleştirilebiliyor oluşudur. Biyoinformatik hem bu süreçlerin maliyetini hem de gerçekleşme süresini kısaltmaktadır. Ayrıca, bir çalışmaya ait ilk sonuçların alınmasında kullanılması ile deneysel süreçlerin geliştirilmesine ön ayak olmaktadır. Biyoinformatik, günümüzde ilaç tasarımının yanında medikal tanı ve tedavi alanında da kullanılmaya başlanmıştır.
Proteinlerin yapısını belirlemede kullanılan deneysel yöntemlerin çok pahalı olması ve deney sürelerinin uzun olması nedeniyle, protein veri bankaları oluşturulmuş ve veri setleri oluşturularak proteinlerin yapıları istatiksel olarak incelenmiştir. Bu veri setleri protein-protein, protein-DNA ve protein-RNA etkileşimlerini incelemek için de kullanılmaktadır. Biyoinformatik araçlar ilk geliştirildiğinde dizi analizleri için kullanılmıştır. Ancak günümüzde; genomik, yapısal biyoloji, gen anlatımı, filogenetik gibi geniş bir konu aralığında kullanım bulmaktadırlar. Biyoinformatik çalışmaları iki temel prensibe dayalıdır. İlki, biyolojik olarak anlamlı benzerliklere göre verilerin kıyaslanması ve gruplanması, ikincisi ise veri türünün analiz edilmesidir.
Biyoinformatik, stres biyolojisi de dahil olmak üzere birçok biyolojik araştırma alanında sıklıkla faydalanılan bir alandır. Bu çalışmalar kapsamında üretile verilerin fazlalığı, uygun yönetim ve analiz araçlarını gerekli kılmıştır. Yazılım, veritabanları ve web kaynakları biyoinformatik araçlar stresle ilgili araştırmalarda sıklıkla kullanılır hale gelmiştir. Bu kaynaklar, deneyler yoluyla oluşturulan verilerin analizine ve karşılaştırmalı olarak yorumlanmasına yardımcı olur. Biyoinformatik disiplini kapsamında üç önemli alt disiplin vardır. Bunlar; (i) büyük biyolojik veri kümeleri arasındaki farklı ilişkileri değerlendirmek için yeni algoritmalar ve modellerin geliştirilmesi, (ii) nükleotid ve amino asit dizilerinin, analizi, görselleştirilmesi ve yorumlanması, (iii) farklı bilgi türlerine verimli erişim ve yönetim sağlayan araçların geliştirilmesi ve uygulanmasıdır. Bu nedenle, biyoinformatik "biyolojik makromoleküllerle ilişkili bilgileri organize etmek, analiz etmek, anlamak, görselleştirmek ve depolamak için hesaplama araçlarının uygulanması" olarak da tanımlanabilir. Günümüzde, biyoinformatik araçlar, sunucular ve biyolojik veritabanları gibi farklı biyoinformatik kaynaklar geliştirilmiştir. Biyolojik veritabanları genomik, proteomik, metabolomik, gen anlatımı, filogenetik vb. biyolojik veri türleri dikkate alınarak geliştirilmiştir. Genbank, EMBL-EBI, UniProtKB/SwissProt, PDB, KEGG ve Ensembl Plants günümüzde sıklıkla kullanılan veri tabanlarıdır. Şimdiye kadar birçok biyolojik sorunu çözmek için biyoinformatik alanında farklı araçlar ve teknikler geliştirilmiştir. BLAST, MAFFT, SWISSMODEL, ClustalW, STRING, AutoDOCK ve MEGAX ise bunlardan başlıcalarıdır.
Daha fazla bilgiye ihtiyaç duyuyorsanız "Uygulamalı Biyoinformatik Eğitimi" ile bilgi düzeyinizi bir üst seviyeye taşıyabilir ve bunu Türkçe-İngilizce uluslar arası geçerli Lab Akademi Dijital Başarı Sertifikası ile belgeleyebilirsiniz.
Haluk Çelik, MSc.
Biyomühendis
