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[[Imagem:Genome viewer screenshot small.png|250px|thumb|Mapa do cromossomo X humano (a partir do site NCBI). O mapeamento do genoma humano é uma das maiores conquistas da bioinformática.]]
'''Bioinformática''' é um campo interdisciplinar que corresponde a aplicação das técnicas da [[informática]], no sentido de análise da informação na área de estudo da [[biologia]]. Como um campo interdisciplinar da ciência, a bioinformática combina a [[ciência da computação]], [[estatística]], [[matemática]], [[biologia]] e [[engenharia]] para analisar e interpretar dados [[Biologia|biológicos]].
 
A bioinformática vem sendo utilizada para análises ''[[in silico]]'' de questões biológicas utilizando técnicas de [[matemática]] e [[estatística]].
 
Alguns especialistas<ref name = "experts1">{{Citar web | url =http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid= 535980 | titulo =A field guide to experts, BMJ (2004) 329:1460–1463}}</ref><ref name="experts2">{{Citar web | url =http://www.brainyquote.com/quotes/quotes/f/franklind125000.html | titulo= There are as many opinions as there are experts. Franklin D. Roosevelt.}}</ref> brasileiros da área acreditam que a bioinformática, como se entende tradicionalmente no meio acadêmico e não pela análise da palavra, é circunscrita à [[biologia molecular]] às vezes ainda mais especificamente restrita à [[Genômica]].<ref name = "comciencia">{{Citar web | url =http://www.comciencia.br/reportagens/bioinformatica/bio01.shtml | titulo= Bioinformática, genes e inovação, Revista ComCiência 08/2003}}</ref> Outros acadêmicos, por outro lado, advogam a noção mais abrangente<ref name = "icobicobi">{{Citar web | url =http://www.funpecrp.com.br/GMR/year2004/vol4-3/icob0008_full_text.htm | titulo= Bioinformatics: perspectives for the future, Genet. Mol. Res. 3 (4): 564-574 (2004)}}</ref> do termo para algo na direção da definição envolvendo informação biológica de modo geral. A bioinformática combina conhecimentos de [[química]], [[física]], [[biologia]], [[ciência da computação]], [[informática]] e [[matemática]]/[[estatística]] para processar dados biológicos ou biomédicos.
 
Buscando tratar os dados, é necessário desenvolver [[software]]s para, por exemplo: identificar [[gene]]s, prever a configuração tridimensional de [[proteína]]s, identificar inibidores de [[enzima]]s, organizar e relacionar informação biológica, simular [[célula]]s, agrupar [[proteínas]] [[homologia (biologia)|homólogas]], montar [[árvores filogenéticas]], comparar múltiplas comunidades microbianas por construção de bibliotecas genômicas, analisar experimentos de [[expressão gênica]] entre outras inúmeras aplicações. De uma maneira menos formal, a bioinformática também tenta entender os princípios organizacionais dentro sequências de [[Ácido nucleico|ácidos nucleicos]] e [[Proteína|proteínas]].
 
Uma das maiores conquistas da bioinformática foi o mapeamento completo do [[Projeto genoma humano|genoma humano]].
 
A bioinformática tornou-se uma parte muito importante de muitas áreas da [[biologia molecular]]. Em biologia molecular experimental técnicas de bioinformática tais como imagem e processamento de sinais permitiu a extração de resultados úteis a partir de grandes quantidades de dados brutos. No campo da [[genética]] e [[Genómica|genômica]], ela auxilia no [[sequenciamento]] e anotações de [[Genoma|genomas]] e suas [[Mutação|mutações]] observadas. Ela também desempenha um papel importante na análise da expressão e regulação de [[Gene|genes]] e [[Proteína|proteínas]].
== Introdução ==
A bioinformática tornou-se uma parte muito importante de muitas áreas da [[biologia molecular]]. Em biologia molecular experimental técnicas de bioinformática tais como imagem e processamento de sinais permitiu a extração de resultados úteis a partir de grandes quantidades de dados brutos. No campo da [[genética]] e [[Genómica|genômica]], ela auxilia no [[sequenciamento]] e anotações de [[Genoma|genomas]] e suas [[Mutação|mutações]] observadas. Ela também desempenha um papel importante na análise da expressão e regulação de [[Gene|genes]] e [[Proteína|proteínas]].
 
As ferramentas de bioinformática auxiliam na comparação de dados [[Genética|genéticos]] e [[Genómica|genômicos]] e mais geralmente na compreensão dos aspectos evolutivos da [[biologia molecular]].A um nível mais integrativo ela ajuda a analisar e catalogar as vias biológicas e redes, que são uma parte importante da [[biologia sistêmica]]. Em biologia estrutural, a bioinformática auxilia na simulação e modelagem de [[Ácido desoxirribonucleico|DNA]], [[Ácido ribonucleico|RNA]] e proteínas, assim como [[Biomoleculares|interações biomoleculares]].
 
== História ==
O termo bioinformática foi originalmente usado por [[Paulien Hogeweg]] e [[Ben Hesper]] no começo dos anos 1970 para definir o estudo de processos computacionais nos sistemas bióticos<ref>{{citar periódico|titulo = Bioinformatica: een werkconcept. Kameleon 1 (6): 28--29|jornal = Dutch.) Leiden: Leidse Biologen Club|autor = Hesper, B and Hogeweg, P|ano = 1970}}</ref><ref>{{citar periódico|titulo = The roots of bioinformatics in theoretical biology.|doi = 10.1371/journal.pcbi.1002021|url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21483479|acessadoem = 01/fev/2014|autor = Paulien Hogeweg}}</ref>, sendo ela uma ciência interdiscplinar, envolvendo [[matemática]], tecnologia computacional e [[biologia molecular]]<ref name=":0">{{citar periódico|titulo = The origins of bioinformatics|jornal = Nature Reviews Genetics|doi = 10.1038/35042090|url = http://www.nature.com/nrg/journal/v1/n3/full/nrg1200_231a.html|acessadoem = 01/fev/2014|autor = Joel B. Hagen|ano = 2000}}</ref>.
 
Três fatores importantes facilitaram a emergência da bioinformática:
* primeiramente uma crescente coleção de sequências de [[aminoacidos|aminoácidos]], provendo tanto dados quanto uma coleção de problemas fascinantes que os quais não poderiam ser resolvidos sem o poder dos computadores;
* a ideia que se tornava central na biologia molecular de que as macromoleculas carregavam informações, isto proveu um importante link conceitual entre a biologia molecular e a ciência da computação, muito embora a relevância desta teoria tenha sido questionada;
* o início da acessibilidade para biólogos à computadores após a [[Segunda Guerra Mundial|segunda guerra mundial]]<ref name=":0" />.
 
Podemos desenhar a arvore da história da bioinformática começando em 1951 com [[Fred Sanger]] sequenciando o aminoácido da insulina<ref>{{citar periódico|titulo = The amino-acid sequence in the phenylalanyl chain of insulin. 1. The identification of lower peptides from partial hydrolysates|jornal = Biochemical Journal|doi = aiid:1197535|acessadoem = 24/jan/2015|autor = F. Sanger, H. Tuppy}}</ref>, dois anos depois, em 1953 [[James D. Watson]] e [[Francis Crick]] descrevem a estrutura em dupla hélice do [[Ácido desoxirribonucleico|DNA]]<ref>{{citar periódico|titulo = Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid|jornal = Nature Publishing Group|doi = 10.1038/171737a0|autor = J. D. Watson, F. H. C. Crick}}</ref>, Francis Crick novamente contribui com o Dogma Central da Biologia Molecular onde ele ilustra os mecanismos de transmissão e expressão da hereditariedade, e também propondo que o DNA é transcrito em [[ARN mensageiro|RNA mensageiro]] e que este é traduzido à [[proteína]], elemento que por fim efetua a ação celular. Francis já compartilhava estas informações em 1956, porém somente em 1970 este conhecimento é compilado e destribuido oficialmente<ref>{{citar periódico|ultimo = CRICK|primeiro = FRANCIS|titulo = Central Dogma of Molecular Biology|jornal = Nature Publishing Group|doi = 10.1038/227561a0}}</ref>. Em 1961, [[Marshall W. Nirenberg]] e [[Heinrich J. Matthaei]] realizam o [[experimento de Nirenberg e Matthaei]], onde se decifrou o código genético usando homopolímeros de ácidos nucleicos para traduzir aminoácidos específicos<ref>{{citar periódico|titulo = The dependence of cell-free protein synthesis in E. coli upon naturally occurring or synthetic polyribonucleotides|jornal = Proceedings of the National Academy of Sciences|doi = 10.1073/pnas.47.10.1588|url = http://www.pnas.org/content/47/10/1588.short|autor = Marshall W. Nirenberg, J. Heinrich Matthaei}}</ref>. [[Paul Berg]] juntamente com [[Robert H. Symons]] e [[David A. Jackson]] realizaram a primeira recombinação de uma molécula de DNA em 1972<ref>{{citar periódico|ultimo = Jackson|primeiro = David A.|titulo = Biochemical Method for Inserting New Genetic Information into DNA of Simian Virus 40: Circular SV40 DNA Molecules Containing Lambda Phage Genes and the Galactose Operon of Escherichia coli|jornal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|doi = aiid:389671}}</ref>, em 1973, um ano após o feito de Paul Berg, [[Stanley N. Cohen]], [[Annie C. Y. Chang]], [[Herbert W. Boyer]], e [[Robert B. Helling]] realizam a primeira recombinação em um organismo, um ''[[Escherichia coli]]'' que teve seu DNA recombinado [[In vitro|''in vitro'']]<ref>{{citar periódico|titulo = Construction of Biologically Functional Bacterial Plasmids In Vitro|jornal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|doi = aiid:427208|autor = Stanley N. Cohen, Annie C. Y. Chang, Herbert W. Boyer, Robert B. Helling}}</ref>.
 
Em 1977 [[F. Sanger]], [[S. Nicklen]] e [[A. R. Coulson]] mapearam o [[Phi X 174|vírus ϕX174]], este se torna então o primeiro genoma completamente mapeado<ref>{{citar periódico|titulo = DNA sequencing with chain-terminating inhibitors|jornal = Proceedings of the National Academy of Sciences|url = http://www.pnas.org/content/74/12/5463.abstract|acessadoem = 25/jan/2015|autor = F. Sanger, S. Nicklen, A. R. Coulson}}</ref>, emerge então um consenso de que era necessário um banco internacional de ácidos nucleicos, e em 1979 em um workshop realizado pela [[National Science Foundation Network|National Science Foundation]] na [[Universidade Rockefeller]] é emitido uma chamada para a criação dessa base de dados. Nos dois anos seguintes foram realizadas uma série de oficinas para definir o projeto que culminou em 1982 com o início oficial do [[GenBank]]<ref>{{citar web|URL = http://www.nih.gov/news/health/apr2008/nlm-03.htm|título = GenBank Celebrates 25 Years of Service with Two-Day Conference; Leading Scientists Will Discuss the DNA Database at April 7-8 Meeting|data = 2/abr/2008|acessadoem = 1/fev/2015|autor = Kathy Cravedi|publicado = National Center for Biotechnology Information (NCBI)}}</ref>.
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* Desenvolvimento e implementação de programas computacionais que permitem o acesso eficiente para uso e gestão de vários tipos de informação.
* Desenvolvimento de novos algoritmos e medidas estatísticas que avaliam as relações entre os membros de grandes conjuntos de dados. Por exemplo, existem métodos para localizar um gene dentro de uma sequência para prever a estrutura e / ou função da proteína, e a agrupar sequências de proteínas em famílias de sequências relacionadas.
O objetivo primário da bioinformática é incrementar e interpretar processos biológicos. O que a diferencia das outras abordagens de interpretação de dados biológicos é seu foco no desenvolvimento e aplicação de técnicas computacionais intensivas para atingir esse objetivo.Exemplos: [[Reconhecimento de padrões|reconhecimento de padrões,]] [[mineração de dados]] e algoritmos de [[aprendizado de máquina]].
 
O objetivo primário da bioinformática é incrementar e interpretar processos biológicos. O que a diferencia das outras abordagens de interpretação de dados biológicos é seu foco no desenvolvimento e aplicação de técnicas computacionais intensivas para atingir esse objetivo.Exemplos: [[Reconhecimento de padrões|reconhecimento de padrões,]] [[mineração de dados]] e algoritmos de [[aprendizado de máquina]].
A maioria das pesquisas feitas no campo incluem [[Alinhamento de seqüências|alinhamento de sequências]], [[Gene|descoberta de genes]], [[Genoma|montagem de genomas]], [[Droga|desenho de drogas]], [[Droga|descoberta de drogas]], alinhamento de [[Proteína|estruturas de proteínas]], [[Proteína|predição de estrutura protéica]], predição de [[Expressão génica|expressão gênica]] e interações proteína-[[proteína]].
 
A maioria das pesquisas feitas no campo incluem [[Alinhamento de seqüências|alinhamento de sequências]], [[Gene|descoberta de genes]], [[Genoma|montagem de genomas]], [[Droga|desenho de drogas]], [[Droga|descoberta de drogas]], alinhamento de [[Proteína|estruturas de proteínas]], [[Proteína|predição de estrutura protéica]], predição de [[Expressão génica|expressão gênica]] e interações proteína-[[proteína]].
 
Atividades comuns em bioinformática incluem mapeamento e análise de [[DNA]] e sequências de proteínas, alinhando DNA e sequências de proteínas para compará-los, e criação e visualização de modelos 3-D de estruturas de proteínas.
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== Análise de sequências ==
[[FicheiroImagem:WPP domain alignment.PNG|esquerda|commoldura|597x597px|As sequências de diferentes genes ou proteínas podem ser alinhadas lado-a-lado para medir a sua similaridade. Este alinhamento compara sequências de proteínas contendo domínios WPP.]]
Desde que o [[Phi X 174|Phage Φ-X174]] foi sequenciado em 1977, as sequências de DNA de milhares de organismos vêm sendo decodificados e armazenados em bancos de dados. Essas informações de sequenciamentos são analisadas para determinar genes que codificam proteínas, sequências regulatórias, motivos estruturais e sequências repetitivas.
 
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== Ver também ==
{{portal-biologia}}
* [[Projeto Genoma Humano]]
* [[Biologia Sistêmica]]