•
La Bioinformática describe cualquier
uso de computadores para
el manejo de información biológica
•
En la práctica, la definición usada por la mayoría de investigadores
es mas más estrecho: la bioinformática para ellos es un sinónimo
para "
biología molecular computacional
“ es decir, el uso de
computadores para caracterizar los componentes moleculares de
los organismos vivientes.
•
Bioinformática: Investigación, desarrollo o aplicación de
herramientas y enfoques computacionales para expandir el uso de
datos biológicos, médicos, comportamentales, (se incluyen
técnicas para adquirir, almacenar, organizar, archivar, analizar o
visualizar tales datos.
Biología y Ciencias de la Computación
•
Investigación guiada por técnicas (technique-driven
research)
•
Avances en algoritmos, técnicas computacionales y
estadísticas, para solucionar problemas tanto formales
como prácticos, propuestos o inspirados por el análisis
y manejo de datos biológicos.
•
Áreas :
–
regulación de la expresión génica:
–
micro arreglos de ADN
–
Espectrometría de masas
http://bioinformatics.org
Bioinformática “Clásica”
Biología y Ciencias de la Computación
La mayoría de los investigadores dicen que hacen bioinformática, cuando usan computadores para:
Almacenar, recuperar, analizar o predecir la composición o estructura de
biomoléculas.
Con el avance y crecimiento del poder de computación, uno podría añadir, simular a la lista de verbos usados para la descripción del quehacer bioinformático.
Definiciones:
Bioinformática es el estudio de procesos informáticos en sistemas bióticos Khairuddin Itam, 1987 Métodos matemáticos, estadísticos y computacionales encaminados a resolver problemas biológicos usando secuencias de ADN y de aminoácidos e información relacionada Fredj Tekaia
•Biomoléculas: incluyen material genético (ácidos nucleicos), y los productos de los genes, proteínas. Estos dos conciernen a la bioinformática clásica, es decir análisis de secuencia.
•La mayoría de las Biomoléculas: son polímeros es decir cadenas ordenadas de
subunidades mas simples llamadas monómeros. Los monómeros son como ladrillos , que aunque tengan diferentes formas (propiedades, PM, etc), tienen una misma forma de conectarse con los otros.
•Los monómeros se pueden combinar en una cadena, pero manteniendo sus
características propias; la unión de muchos monómeros produce una macromolécula. •Las características de la macromolécula, están dadas por la información y/o las
propiedades bioquímicas de sus monómeros.
•De esta forma, los monómeros de una macromolécula dada, pueden ser tratados computacionalmente como letras de un alfabeto, que funcionan de una manera pre-programada para llevar mensajes o realizar trabajos dentro de la célula.
Bioinformática “Clásica”
BIOINFORMATICA
Biología y Ciencias de la Computación
Bioinformática “Nueva”
• El logro mas importante de los métodos bioinformáticos, es el proyecto genoma humano. Así mismo se han completado el estudio de otros genomas (material genético de una especie).
• Se puede buscar diferencias y similitudes entre los genes de múltiples especies. De tales estudios se puede dibujar conclusiones particulares acerca de dichas especies y generales acerca de la evolución. Esta ciencia se llama genómica comparativa.
• Existen actualmente tecnologías diseñadas a medir el numero relativo de copias de un mensaje genético (niveles de expresión genética) en
diferentes estadios de desarrollo, enfermedad o en diferentes tejidos. Una de estas tecnologías es los microarreglos de ADN.
BIOINFORMATICA
Bioinformática “Nueva”
•Otra manera mas directa y de mayor escala para identificar funciones de genes y asociaciones entre genes, es la genómica funcional, donde mas que la información genética, se cambia el énfasis hacia sus productos.
•Intento de catalogar las actividades y caracterizar interacciones entre todos los productos génicos – proteómica
•Intento para cristalizar y/o predecir estructura de todas las proteínas – genómica estructural
•Informática Medica – manejo de todos los datos experimentales biomédicos asociados con moléculas particulares:
•desde espectroscopia de masas, pasando por ensayos in Vitro, hasta ensayos clínicos sobre efectos secundarios.
BIOINFORMATICA
Biología computacional: Es el desarrollo y aplicación de métodos para análisis y modelamiento de datos, técnicas de modelamiento matemático y simulación
computacional (in silicio) para el estudio de sistemas biológicos, comportamentales y sociales.
Investigación guiada por hipótesis (hypothesis-driven research)
Hipótesis acerca de un problema biológico especifico.
La investigación se lleva a cabo usando datos experimentales y simulados.
Meta principal, es el avance en el conocimiento biológico.
La biología computacionalpuede verse como un subconjunto de la bioinformática, y esta más cerca del campo de la biología general clásica.
Los biólogos computacionales se interesan mas en biología teórica, evolución y biología teórica, MAS que biología celular, molecular y biomedicina. Es inevitable que la biología molecular sea importante para la biología computacional, sin embargo no es de lo que se trata la biología computacional. La biología computacional trata mas con modelos estadísticos para fenómenos biológicos en lugar de fenómenos fisicoquímicos.
“La biología computacional no es un campo sino una aproximación que implica el uso de computadoras para estudiar los procesos biológicos y de ahí es un área tan diverso como la biología misma”
Paul J Schulte
“No creo que toda la computación biológica sea bioinformática, p.e. el modelamiento matemático no es bioinformática incluso si esta conectado con problemas biológicos. En mi opinión, la bioinformática tiene que ver con el manejo y uso subsiguiente de información biológica, en particular información genética”
Richard Durbin, Head of Informatics at the Wellcome Trust Sanger Institute Biología y Ciencias de la Computación
Aborda problemas de Genética y dinámica de poblaciones
Modelos matemáticos
Ecoinformatica
• Un hilo común en proyectos de bioinformática y de
biología computacional es el uso de
herramientas
matemáticas
para extraer información importante de
datos producidos por medio de
técnicas biológicas de
alto rendimiento
(ej. secuenciación de genomas)
Biología y Ciencias de la Computación
Hay otros campos –p.e, análisis de imagines médicas- que quizás sean considerados la parte de bioinformatica.
Hay también un total otra disciplina de la computación biológicamente-inspirada; los algoritmos genéticos, IA, las redes neurales.
Las redes neurales, son utilizadas en un programa llamado PHD para predecir, de una manera sorprendentemente acertada, las estructuras secundarias de proteínas de sus estructuras primarias.
• Biofisica
• Informática medica
• Chemoinformatica
• Genómica
• Biología Matemática
• Proteómica
• Farmacogenomica
• Farmacogenetica
Programas mas comunes en bioinformática:
Programas de búsqueda de secuencias: BLAST,
Programas de análisis de secuencias: como los paquetes EMBOSS
y
Staden.
Tecnologías mas comunes en bioinformática:
Bases de datos:
Repositorios
públicos
:
De genes
GenBank
o de sus productos
Protein DataBank
(PDB),
Repositorios
privados
:
Compañías De Biotecnología.
Las bases de datos pueden ser usadas para identificar homólogos de
nuevas moléculas que han sido secuenciadas en el laboratorio, la
homología, o tener un ancestro común compartido, puede ser un
indicador muy fuerte en bioinformatica.
Plataformas
:
UNIX
MAC
Windows
Adquisición de secuencias:
Análisis de datos
Los dos tipos de secuencias pueden ser analizadas en muchas formas por herramientas bioinformáticas
•Pueden ser ensambladas: alineación y combinación de fragmentos de DNA para buscar la secuencia original.
•Pueden ser mapeadas: encontrar sitios donde las enzimas de restricción las cortarían.
•Pueden ser comparadas: alineando segmentos y buscando similaridades -> homologías
Si un homologo existe, entonces una nueva proteína puede ser modelada, esto es, la estructura tridimensional de un producto génico puede predecirse sin hacer experimentos de laboratorio.
La bioinformatica es usada en el diseño de primers(cebadores - iniciadores) . Para la amplificación de fragmentos de ADN en la reacción de PCR.
La bioinformatica se usa para intentar predecir la función de los productos génicos.
La información acerca de la similaridades y por ende, el grado de relación de las proteínas se usa para la construcción de árboles evolutivos.
Análisis de datos
•Hay otras aplicaciones de análisis de secuencias, pero básicamente con la alta
cantidad de datos biológicos creados actualmente, los computadores son esenciales para los biólogos para manejar sus datos diarios.
•Modelamiento molecular / Biología estructural, es un campo en crecimiento que considerarse parte de la bioinformatica. Este campo consiste en la predicción de la estructura secundaria de proteínas dada una secuencia de aminoácidos, usualmente basada en estructuras previamente conocidas y otras moléculas secuenciadas por biólogos estructurales.
Biología y Ciencias de la Computación
Aplicaciones de la bioinformática
Diseño de Medicamentos
• Entender como las proteínas fijan otras moléculas . • Diseño de inhibidores
• Modelamiento de estructuras
Caracterización de genomas
• Ocurrencia de cierta característica en un genoma • Comparación de organismos y de tejidos
Aplicaciones de la bioinformática
Búsqueda de homólogos
Encontrar similaridades en diferentes organismos • Human vs. Mouse vs. Yeast
Referencias cruzadas
• Comparación de secuencias y asignación de puntajes • Comparación 2 partes:
• Análisis de Secuencias
– Genome annotation
• Biología Evolutiva computacional.
• Medición de la Biodiversidad.
• Análisis de Expresión Genética.
• Análisis de Regulación
• Análisis de Expresión proteica
• Análisis de mutaciones en cáncer
• Predicción de estructura proteica
• genómica Comparativa
• Modelamiento de sistemas Biológicos
•
Análisis de Imágenes de alto desempeño
Biología y Ciencias de la Computación
Computacion bioinspirada
Biología y Ciencias de la Computación
Hay también un total otra disciplina de la computación biológicamente-inspirada; los algoritmos genéticos, IA, las redes neurales.
Las redes neurales, son utilizadas en un programa llamado PHD para predecir, de una manera sorprendentemente acertada, las estructuras secundarias de proteínas de sus estructuras primarias.
BIO COMPUTACION pylogenomics
biometrics
REFERENCIAS
http://en.wikipedia.org/wiki/Bioinformatics
http://wiki.bioinformatics.org/Bioinformatics_FAQ#Bioinformatics
http://wiki.bioinformatics.org/Data_Analysis
