バイオインフォマティクスとは？

バイオインフォマティクスは、コンピューターを使用して分子生物学的情報を保存および分析する分野です。 この情報をデジタル形式で使用することにより、バイオインフォマティクスは分子生物学の問題を解決し、構造を予測し、高分子をシミュレートすることさえできます。 より一般的な意味では、バイオインフォマティクスを使用して、生物学を目的としたコンピューターの使用を記述できますが、分子生物学固有の定義は断然最も一般的です。

21世紀の初めに、科学者は種全体のゲノムの配列を決定し、それらをコンピューターに保存し始めました。これにより、バイオインフォマティクスを使用して多くの魅力的なものをモデル化および追跡できます。 これらのアプリケーションの1つは、種の進化的変化を推定することです。 進化生物学者は、ゲノムを調べて、それが時間とともにどのように変化するかを観察することで、実際に進化が発生するのを追跡できます。

バイオインフォマティクスの最もよく知られているアプリケーションは、シーケンス分析です。 配列分析では、さまざまな生物のDNA配列がデータベースに保存され、検索と比較が容易になります。 よく報告されているヒトゲノムプロジェクトは、バイオインフォマティクスのシーケンス分析の一例です。 巨大なコンピューターと配列を収集するさまざまな方法を使用して、ヒトゲノム全体を配列決定し、構造化されたデータベースに保存しました。

バイオインフォマティクスに使用されるDNAシーケンスは、さまざまな方法で収集できます。 1つの方法は、ゲノムを調べて、個々の配列を検索して記録および保存することです。 別の方法は、単に大量のフラグメントを取得してそれらをすべて比較し、冗長セグメントをオーバーラップさせてシーケンス全体を見つけることです。 ショットガンシーケンスとして知られる後者の方法は、その容易さと速度のために現在最も人気があります。

ゲノムの既知の配列を特定の変異と比較することにより、がんなどの望ましくない変異に関する多くの情報を収集できます。 ヒトゲノムの完全なマッピングにより、バイオインフォマティクスは、最終的な治療法を期待して癌の研究において非常に重要になりました。

コンピューターは、種に関するより広範なデータを収集および保存するためにも使用されます。 たとえば、Species 2000プロジェクトは、地球上のあらゆる種類の植物、真菌、および動物に関する大量の情報を収集することを目的としています。 この情報は、人口やバイオームの変化の追跡など、さまざまな用途に使用できます。

タンパク質鎖全体の予測、さまざまな種での遺伝子の発現方法の学習、細胞全体の複雑なモデルの構築など、バイオインフォマティクスには他にも多くの用途があります。 計算能力が向上し、遺伝情報および分子情報のデータベースが拡大するにつれて、バイオインフォマティクスの領域は確実に成長および変化し、信じられないほど複雑で実用的なモデルを構築できます。