TENTANG BIOINFORMATIKA
Bioinformatika (bahasa Inggris : bioinformatics) adalah
(ilmu yang mempelajari) penerapan teknik komputasional untuk mengelola dan
menganalisis informasi biologis. Bidang ini mencakup penerapan metode-metode
matematika, statistika, dan informatika untuk memecahkan masalah-masalah
biologis, terutama dengan menggunakan sekuens DNA dan asam amino serta
informasi yang berkaitan dengannya. Contoh topik utama bidang ini meliputi
basis data untuk mengelola informasi biologis, penyejajaran sekuens (sequence
alignment), prediksi struktur untuk meramalkan bentuk struktur protein maupun struktur
sekunder RNA, analisis filogenetik, dan analisis ekspresi gen.
Istilah bioinformatics mulai dikemukakan pada pertengahan
era 1980-an untuk mengacu pada penerapan komputer dalam biologi. Namun
demikian, penerapan bidang-bidang dalam bioinformatika (seperti pembuatan basis
data dan pengembangan algoritma untuk analisis sekuens biologis) sudah
dilakukan sejak tahun 1960-an.
Kemajuan
teknik biologi molekular dalam mengungkap sekuens biologis dari protein (sejak
awal 1950-an) dan asam nukleat (sejak 1960-an) mengawali perkembangan basis
data dan teknik analisis sekuens biologis. Basis data sekuens protein mulai
dikembangkan pada tahun 1960-an di Amerika Serikat, sementara basis data
sekuens DNA dikembangkan pada akhir 1970-an di Amerika Serikat dan Jerman (pada
European Molecular Biology Laboratory, Laboratorium Biologi Molekular Eropa).
Penemuan teknik sekuensing DNA yang lebih cepat pada pertengahan 1970-an
menjadi landasan terjadinya ledakan jumlah sekuens DNA yang berhasil
diungkapkan pada 1980-an dan 1990-an, menjadi salah satu pembuka jalan bagi
proyek-proyek pengungkapan genom, meningkatkan kebutuhan akan pengelolaan dan
analisis sekuens, dan pada akhirnya menyebabkan lahirnya bioinformatika.
Perkembangan Internet juga mendukung berkembangnya
bioinformatika. Basis data bioinformatika yang terhubung melalui Internet
memudahkan ilmuwan mengumpulkan hasil sekuensing ke dalam basis data tersebut
maupun memperoleh sekuens biologis sebagai bahan analisis. Selain itu,
penyebaran program-program aplikasi bioinformatika melalui Internet memudahkan
ilmuwan mengakses program-program tersebut dan kemudian memudahkan
pengembangannya.
Perkembangan jaringan internet juga mendukung berkembangnya
bioinformatika. Pangkalan data bioinformatika yang terhubungkan melalui
internet memudahkan ilmuwan dalam mengumpulkan hasil sekuensing ke dalam
pangkalan data tersebut serta memperoleh sekuens biologi sebagai bahan
analisis. Selain itu, penyebaran program-program aplikasi bioinformatika
melalui internet memudahkan ilmuwan dalam mengakses program-program tersebut
dan kemudian memudahkan pengembangannya.
Pangkalan Data sekuens biologi dapat berupa pangkalan data
primer untuk menyimpan sekuens primer asam nukleat dan protein, pangkalan data
sekunder untuk menyimpan motif sekuens protein, dan pangkalan data struktur
untuk menyimpan data struktur protein dan asam nukleat.
Pangkalan data utama untuk sekuens asam nukleat saat ini
adalah GenBank (Amerika Serikat), EMBL (the European Molecular Biology
Laboratory, Eropa), dan DDBJ (DNA Data Bank of Japan, Jepang). Ketiga pangkalan
data tersebut bekerja sama dan bertukar data secara harian untuk menjaga
keluasan cakupan masing-masing pangkalan data. Sumber utama data sekuens asam
nukleat adalah submisi (pengumpulan) langsung dari peneliti individual, proyek
sekuensing genom, dan pendaftaran paten. Selain berisi sekuens asam nukleat,
entri dalam pangkalan data sekuens asam nukleat pada umumnya mengandung
informasi tentang jenis asam nukleat (DNA atau RNA), nama organisme sumber asam
nukleat tersebut, dan segala sesuatu yang berkaitan dengan sekuens asam nukleat
tersebut.
Selain asam nukleat, beberapa contoh pangkalan data penting
yang menyimpan sekuens primer protein adalah PIR (Protein Information Resource,
Amerika Serikat), Swiss-Prot (Eropa), dan TrEMBL (Eropa). Ketiga pangkalan data
tersebut telah digabungkan dalam UniProt, yang didanai terutama oleh Amerika
Serikat. Entri dalam UniProt mengandung informasi tentang sekuens protein, nama
organisme sumber protein, pustaka yang berkaitan, dan komentar yang pada
umumnya berisi penjelasan mengenai fungsi protein tersebut.
Perangkat bioinformatika yang berkaitan erat dengan penggunaan
pangkalan data sekuens Biologi ialah BLAST (Basic Local Alignment Search Tool).
Penelusuran BLAST (BLAST search) pada pangkalan data sekuens memungkinkan
ilmuwan untuk mencari sekuens baik asam nukleat maupun protein yang mirip
dengan sekuens tertentu yang dimilikinya. Hal ini berguna misalnya untuk
menemukan gen sejenis pada beberapa organisme atau untuk memeriksa keabsahan
hasil sekuensing atau untuk memeriksa fungsi gen hasil sekuensing. Algoritma
yang mendasari kerja BLAST adalah penyejajaran sekuens.
PDB
(Protein Data Bank, Bank Data Protein) ialah pangkalan data tunggal yang
menyimpan model struktur tiga dimensi protein dan asam nukleat hasil penentuan
eksperimental (dengan kristalografi sinar-X, spektroskopi NMR, dan mikroskopi
elektron). PDB menyimpan data struktur sebagai koordinat tiga dimensi yang
menggambarkan posisi atom-atom dalam protein atau pun asam nukleat.
CONTOH PENGGUNAAN BIOINFORMATIKA :
1.
Bioinformatika Dalam Bidang Klinis
Bioinformatika
dalam bidang klinis sring juga disebut sebagai informatika klinis (clinical
informatics). Aplikasi dari informatika klinis ini berbentuk manajemen
data-data klinis dari pasien melalui Electrical Medical Record (EMR) yang
dikembangkan oleh Clement J. McDonald dari Indiana University School of
Medicine pada tahun 1972. McDonald pertama kali mengaplikasikan EMR pada 33
orang pasien penyakit gula (diabetes). Sekarang EMR telah diaplikasikan pada
berbagai macam penyakit seperti data analisa diagnosa laboratorium, hasil
konsultasi dan saran, foto rontgen, ukuran detak jantung, dll.
2.
Bioinformatika Untuk Identifikasi Agent Penyakit Baru
Bioinformatika
juga menyediakan tool yang sangat penting untuk identifikasi agent penyakit
yang belum dikenal penyebabnya. Misalnya saja seperti SARS (Severe Acute
Respiratory Syndrome) yang dulu pernah berkembang.
3.
Bioinformatika Untuk Diagnose Penyakit Baru
Untuk
menangani penyakit baru diperlukan diagnosa yang akurat sehingga dapat
dibedakan dengan penyakit lain. Diagnosa yang akurat ini sangat diperlukan
untuk pemberian obat dan perawatan yang tepat bagi pasien.
Ada
beberapa cara untuk mendiagnosa suatu penyakit, antara lain: isolasi agent
penyebab penyakit tersebut dan analisa morfologinya, deteksi antibodi yang
dihasilkan dari infeksi dengan teknik enzyme-linked immunosorbent assay
(ELISA), dan deteksi gen dari agent pembawa penyakit tersebut dengan Polymerase
Chain Reaction (PCR).
4.
Bioinformatika Untuk Penemuan Obat
Cara
untuk menemukan obat biasanya dilakukan dengan menemukan zat/senyawa yang dapat
menekan perkembangbiakan suatu agent penyebab penyakit. Karena perkembangbiakan
agent tersebut dipengaruhi oleh banyak faktor, maka faktor-faktor inilah yang
dijadikan target. Diantaranya adalah enzim-enzim yang diperlukan untuk
perkembangbiakan suatu agent.
