bioinformatika dalam perikanan

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 DNA dan 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. dalam bidag perikanan biasanya digunakan untuk merekayasa gen, atau memodifikasi gen.

Dalam arti luas, modifikasi genetik merujuk pada perubahan genetik organisme yang tidak ditemukan di alam, termasuk hibrida (keturunan orang tua dari spesies yang berbeda atau sub-spesies). Perngembangan ikan transgenik dimana para ilmuwan menggunakan teknik DNA rekombinan untuk memasukkan materi genetik dari satu organisme ke dalam genom ikan atau organisme air lainnya. Berkembanganya kemampuan memodifikasi hewan secara genetic mengakibatkan pesatnya penelitian tentang rekayasa genetic organisme akuatik (genetically modified organism). Hewan air, terutama ikan tumbuh dalam sistem akuakultur, menarik perhatian penelitian yang signifikan karena dua alasan utama. Pertama, ikan bertelur dalam jumlah besar dan telur yang lebih mudah dimanipulasi, sehingga memudahkan bagi para ilmuwan untuk memasukkan DNA baru ke dalam telur ikan. Kedua, budidaya merupakan salah satu sektor yang memproduksi makanan tercepat tumbuh secara global, menunjukkan meningkatnya permintaan produk akuakultur. Sejak tahun 1984, budidaya komersial telah berkembang pada tingkat tahunan hampir 10 persen, dibandingkan dengan tingkat pertumbuhan 3 persen untuk daging ternak dan tingkat 1,6 persen pertumbuhan untuk penangkapan. Sementara pertumbuhan telah terkonsentrasi di Asia, perikanan budidaya juga merupakan salah satu sektor yang paling cepat berkembang dengan total nilai produk yang dijual meningkat dari $ 45.000.000 pada tahun 1974 menjadi lebih dari $ 978.000.000 pada tahun 1998 . Bahkan, budidaya komersial memproduksi hampir semua ikan lele dan ikan trout serta sekitar satu-setengah dari udang dan salmon di Amerika Serikat.

NCBI

1.       Pengantar Umum

Memahami bahasa alam bisu namun elegan dari sel-sel hidup adalah pencarian biologi molekuler modern. Dari alfabet hanya empat huruf mewakili subunit kimia DNA muncul sintaks dari proses kehidupan yang paling kompleks ekspresi manusia. Mengungkap dan penggunaan "alfabet" untuk bentuk baru "kata dan frase" adalah fokus sentral dari bidang biologi molekuler. Volume mengejutkan data molekuler dan pola yang samar dan halus telah menyebabkan syarat mutlak untuk database terkomputerisasi dan alat analisis. Tantangannya adalah dalam mencari pendekatan baru untuk berurusan dengan volume dan kompleksitas data dan dalam menyediakan peneliti dengan akses yang lebih baik untuk analisis dan alat komputasi untuk meningkatkan pemahaman dari warisan genetik kita dan perannya dalam kesehatan dan penyakit.

2.        Membuat NCBI

Senator akhir Claude Pepper mengakui pentingnya metode pengolahan informasi terkomputerisasi untuk melakukan penelitian biomedis dan undang-undang yang disponsori mendirikan Pusat Informasi Bioteknologi Nasional (NCBI) pada tanggal 4 November 1988, sebagai sebuah divisi dari National Library of Medicine (NLM ) di Institut Kesehatan Nasional (NIH). NLM dipilih untuk pengalaman dalam menciptakan dan memelihara database biomedis, dan karena sebagai bagian dari NIH, itu bisa membangun program penelitian intramural komputasi dalam biologi molekular. Komponen penelitian kolektif NIH membentuk fasilitas penelitian biomedis terbesar di dunia.

3.       Penelitian Dasar

Sebagai sumber daya nasional untuk informasi biologi molekuler, misi NCBI adalah untuk mengembangkan teknologi informasi baru untuk membantu dalam pemahaman proses molekuler dan genetik yang mendasar yang mengontrol kesehatan dan penyakit. Lebih khusus, NCBI telah diisi dengan menciptakan sistem otomatis untuk menyimpan dan menganalisis pengetahuan tentang biologi molekuler, biokimia, genetika dan memfasilitasi penggunaan database tersebut dan perangkat lunak oleh penelitian dan komunitas medis; mengkoordinasikan upaya-upaya untuk mengumpulkan informasi bioteknologi baik secara nasional dan internasional, dan melakukan penelitian metode canggih berbasis komputer pengolahan informasi untuk menganalisis struktur dan fungsi molekul biologis penting.

4.       Untuk melaksanakan tanggung jawab yang beragam, NCBI:

a.       melakukan penelitian pada masalah biomedis mendasar di tingkat molekul menggunakan metode matematis dan komputasi

b.      mempertahankan kerjasama dengan beberapa lembaga NIH, akademisi, industri, dan lembaga pemerintah lainnya

c.       mendorong komunikasi ilmiah oleh pertemuan mensponsori, lokakarya, dan serangkaian ceramah

d.      mendukung pelatihan pada penelitian dasar dan terapan dalam biologi komputasi untuk rekan-rekan postdoctoral melalui Program Penelitian NIH Intramural

e.      melibatkan anggota masyarakat ilmiah internasional dalam penelitian dan pelatihan informatika melalui Program Pengunjung Ilmiah

f.        mengembangkan, mendistribusikan, mendukung, dan koordinat akses ke berbagai database dan perangkat lunak untuk masyarakat ilmiah dan medis

g.       mengembangkan dan mempromosikan standar untuk database, deposisi data dan pertukaran, dan tata-nama biologi

5.       Struktur Organisasi

Biologi Komputasi Cabang (CBB)

               a. Melakukan penelitian dasar dan terapan dalam masalah komputasi, matematika, dan teoritis dalam biologi molekular dan genetika, termasuk analisis genom, perbandingan urutan, metodologi urutan pencarian, struktur makromolekul, dinamika dan interaksi, dan struktur / fungsi prediksi
                b. Menetapkan proyek penelitian kolaboratif dalam biologi molekuler komputasi dengan ahli biologi, ahli kimia, ahli matematika, dan ilmuwan komputer di laboratorium NIH intramural, instansi pemerintah lainnya, akademisi, dan industri

c. Berkonsultasi dan menyarankan instansi pemerintah dan laboratorium penelitian di aplikasi komputer berbasis alat-alat analisis untuk mempelajari biologi molekuler

d. Berinteraksi dengan kelompok biologi molekuler untuk meningkatkan basah-bangku, laboratorium berbasis penelitian melalui penerapan pendekatan komputasi dan teoritis

Informasi Teknik Cabang (IEB)

a.       Melakukan penelitian terapan dalam representasi data dan analisis, termasuk pengembangan sistem berbasis komputer untuk penyimpanan, manajemen, dan pengambilan pengetahuan yang berhubungan dengan biologi molekular, genetika, dan biokimia

b.      Desain skema database dan spesifikasi untuk perwakilan dari berbagai bentuk informasi biologi molekuler, termasuk asam nukleat, protein, dan informasi struktural. Database ini berfungsi sebagai sumber daya nasional.

c.       Desain dan mengembangkan sistem terdistribusi perangkat lunak dari prototipe ke tahap operasional, yang menyediakan layanan komputasi peneliti dengan baik lokal dan remote

d.      Koordinat akses publik untuk urutan, genetika, struktural, dan informasi bibliografi dengan membangun database dikuratori dan terpadu dan, bila mungkin, menetapkan hubungan ke database eksternal

e.      Menetapkan proyek penelitian kolaboratif informatika dengan laboratorium NIH intramural serta kelompok akademis luar sekolah

f.        Berkonsultasi dengan dan menyarankan badan-badan pemerintah lainnya dan laboratorium penelitian tentang metode lanjutan dari perangkat lunak dan desain database

g.       Mengembangkan dan mempromosikan standar untuk database, pertukaran data, dan tata-nama biologi

Informasi Sumber Daya Cabang (BPPK)

a.       Rencana, mengarahkan, dan mengelola operasi teknis dari NCBI, termasuk sistem komputer yang digunakan untuk penelitian dan pengembangan serta sistem komputer yang digunakan untuk mengakses database publik

b.      Menyediakan bantuan teknis untuk NCBI staf dan menyediakan dukungan bagi pengguna eksternal NCBI layanan jaringan

c.       Mengawasi operasi jaringan untuk NCBI dan berkoordinasi dengan instansi pemerintah lainnya untuk akses baik nasional dan internasional untuk layanan NCBI

d.      Mengatur demonstrasi pendidikan dan lokakarya bagi masyarakat biomedis untuk mendorong penggunaan layanan informasi NCBI

e.      Rencana, mengembangkan, dan mengelola kontrak-kontrak pemerintah dan perjanjian koperasi untuk pengadaan peralatan dan jasa dalam mendukung fungsi informasi NCBI

f.        Berfungsi sebagai penghubung untuk layanan dukungan pengguna untuk lembaga yang terlibat dalam proyek genom

g.       Melakukan penelitian terapan dan pengembangan, menyediakan konsultasi teknis dan arah, dan mengidentifikasi kebutuhan pengguna. Melakukan survei untuk mengevaluasi penggunaan NCBI perangkat lunak yang dikembangkan dalam komunitas pengguna biologi.

h.      Berkoordinasi dengan lembaga pemerintah lain dan sumber daya biologi informasi untuk memfasilitasi pengembangan repositori data pada NCBI
Sebuah Dewan Penasihat Ilmiah bertemu dua kali setahun untuk meninjau kegiatan penelitian dari Pusat.

6.       NCBI Cabang Biologi Komputasional

Penelitian di Cabang Biologi Komputasional NCBI (CBB) berfokus pada pendekatan komputasi teoritis, analitis, dan diterapkan untuk berbagai masalah fundamental dalam biologi molekuler dan kedokteran.

Program penelitian di Cabang Biologi Komputasi dilakukan oleh Penyidik ​​Senior, Penyidik ​​penguasaan lagu, Penyidik ​​Associate, Ilmuwan Staf, Fellows Postdoctoral, dan mahasiswa. Program ini berfokus pada teori, pendekatan analitis dan diterapkan untuk berbagai masalah fundamental dalam biologi molekular.

Keahlian kelompok terkonsentrasi dalam analisis urutan, struktur protein / fungsi analisis, informatika kimia, dan analisis genom. Kepentingan penelitian lebih lanjut mencakup berbagai topik dalam biologi komputasi dan ilmu informasi. Ini termasuk, tetapi tidak terbatas pada, algoritma pencarian database, urutan identifikasi sinyal, model matematika dari evolusi, metode statistik dalam virologi, perilaku dinamis dari sistem reaksi kimia, statistik pencarian teks algoritma, struktur protein dan fungsi prediksi, genomik komparatif, taksonomi pohon, genetika populasi, dan biologi sistem.

Banyak proyek penelitian dasar yang dilakukan oleh peneliti CBB melayani untuk meningkatkan dan memperkuat Suite NCBI database tersedia untuk umum dan perangkat lunak aplikasi. Upaya penelitian kolaboratif antara peneliti NCBI serta dengan komunitas riset eksternal, telah menyebabkan pengembangan algoritma yang inovatif (BLAST, PSI-BLAST, VAST, dan roda), pendekatan penelitian novel (teks tetangga) dan sumber daya dasar (PubChem dan CDD) yang telah mengubah bidang biologi komputasi. Algoritma dan aplikasi saat ini sedang dikembangkan memiliki potensi untuk lebih memajukan penemuan ilmiah.

Anggota CBB berkontribusi signifikan terhadap validitas dan keandalan sumber daya online NCBI dengan meninjau kualitas dan akurasi data disimpan dalam database, serta keakuratan informasi yang digunakan untuk membubuhi keterangan data. Anggota juga menyediakan kepemimpinan dan bimbingan kepada masyarakat luar sekolah dengan perencanaan dan pengorganisasian konsorsium ilmiah untuk menentukan penggunaan sumber daya yang paling efektif urutan publik untuk biologi eksperimental skala besar atau tinggi-throughput. Para peneliti berkolaborasi untuk mendefinisikan area baru penelitian dan mengidentifikasi mekanisme komputasi yang tepat untuk mengatasinya.