Что такое биоинформатика Антон Ершов Институт молекулярной биологии

Что такое биоинформатика Антон Ершов Институт молекулярной биологии и генетики НАН Украины

Так биология или информатика? Биология Био. Информатика информатика Источник: NIH, Bioinformatics Journal, NPS 2

Междисциплинарные науки Архимед Сиракузский Леонардо да Винчи Исаак Ньютон Источник: Wikipedia 3

Амфибии и трифибии Источник: Wikipedia 4

Сегодня биоинформатика включает • Различные отрасли биологии • Различные отрасли компьютерных наук • Математика • Статистика • Инженерное дело для анализа и интерпретации биологических данных

Центральная догма молекулярной биологии Источник: Wikipedia 6

Двойная спираль Source: http: //www. nature. com 7

Краткая история генетики • 1859 Чарльз Дарвин публикует “Происхождение видов” • 1865 Гены – отдельные единицы [Gregor Mendel] • 1869 Открытие нуклеиновых кислот [Friedrich Miescher] • 1903 Хромосомы отвечают за наследование [Walter Sutton] • 1910 Гены находятся на хромосомах [Thomas Hunt Morgan] • 1913 Хромосомы – это линейные комбинации генов [Alfred Sturtevant] • 1931 Рекомбинация происходит за счёт кроссинговера [Harriet Creighton and Barbara Mc. Clintock] 8

Краткая история генетики (2) • 1944 Генетическим материалом является ДНК [Oswald Avery, Colin Mc. Leod and Maclyn Mc. Carty] • 1953 ДНК – двойная спираль [James Watson, Francis Crick] • 1961 -1967 Генетический код – трёхбуквенный [Marshall Nirenberg, Har Gobind Khorana, Sydney Brenner & Francis Crick] • 1977 Первое секвенирование ДНК [Fred Sanger, Walter Gilbert, and Allan Maxam] • 2015 – множество геномов различных организмов секвенировано 9

Основные вехи биоинформатики • 1962 Теория молекулярных часов (Л. Полинг) • 1965 Margaret Dayhoff (мама биоинформатики) – атлас белковых последовательностей (книга) • 1970 Алгоритм Нидлмана-Вунша • 1977 Секвенирование ДНК и программы для его анализа (Staden) • 1981 Алгоритм Смита-Уотермана • 1981 Концепция мотива (Doolitle) • 1982 Gen. Bank Release 3 выложен в общий доступ • 1982 Секвенирование генома фага лямбда 10

Основные вехи биоинформатики (2) • 1983 Алгоритм поиска по базе данных (Wilbur. Lipman) • 1985 FASTP/FASTN: быстрый поиск гомологии • 1988 National Centre for Biotechnology Information (NCBI) создан в NIH/NLM • 1990 BLAST: ещё более быстрый поиск гомологии (Altschul) • 1993 Sanger Centre, Hinxton, UK • 1994 EMBL – European Molecular Biology Laboratory, Hinxton, UK 1995 HMMER: ещё более быстрый поиск гомологии (Eddy) 11

Основные вехи биоинформатики (3) • • 1995 Первый бактериальный геном 1996 Геном дрожжей (S. cerevisiae) 1997 Ещё более быстрый поиск (PSI-BLAST) 1998 Первый геном многоклеточного организма (C. elegans) • 1999 Геном дрозофилы 12

Основные вехи биоинформатики (4) • • • Human Genome Project (1990 -2003) Геном мыши (2002) Геном крысы (2004) Геном шимпанзе (2005) 1000 геномов (2008 -2012) (1000 genomes. org/about) • Origin of Multicellularity 2008 -. . . (broadinstitute. org/annotation/genome/multicellul arity_project) 13

Направления биоинформатики • • • Секвенирование и генотипирование Анализ биологических последовательностей Аннотация генов и регуляторных элементов Сравнительная геномика Экспрессия генов Структурная биология Биологические сети взаимодействия Системная биология Протеомика Молекулярная эволюция и филогенетика Популяционная генетика Медицинская информатика 14

Биоинформатические центры • National Center for Biotechnology Information (NCBI, NIH) • European Bioinformatics Institute (EBI) • Broad Institute at MIT • DNA Data Bank of Japan (DDBJ) • University of California, Santa Cruz (UCSC) • RCSB (Research Collaboratory for Structural Bioinformatics) и PDBe (Protein Data Bank Europe) 15

Журналы по биоинформатике Molecular Biology and Evolution Bioinformatics Molecular Systems Biology Journal of Computational Biology Genome Research Nucleic Acid Research PLo. S Computational Biology BMC Bioinformatics 16

Конференции по биоинформатике The Annual International Conference on Research in Computational Molecular Biology (RECOMB) The Symposium on Intelligent Systems for Molecular Biology (ISMB) The European Conferences on Computational Biology (ECCB) 17

Как стать биоинформатиком (Webb Miller) 1. Знайте биологию. 2. Количество цитирований важнее количества публикаций. 3. Общайтесь, это полезно. 4. Не ожидайте приглашения. 5. Будьте хорошим коллаборатором. 6. Поддерживайте и разрабатывайте те программы, которые используете сами. 18

Как стать биоинформатиком (Webb Miller) 7. Балансируйте между работой над специфическими данными и написанием программ для общего пользования. 8. Пишите свой софт. 9. Не сдавайтесь. 10. Вдохновляйтесь своей работой. 19

Дополнительное чтение Михаил Гельфанд (Как стать начинающим биоинформатиком) – my. science. ua В презентации были использованы материалы K. -M. Chao (Taiwan University)