Биоинформатични изследвания:
нагъване на протеини, докинг и предсказване на биологична активност

Центърът за Съвременни Биоинформатични Изследвания
Югозападен университет "Неофит Рилски", Благоевград

За биоинформатиката

Биоинформатиката е бързоразвиващ се клон на информатиката(теория на информацията), която се занимава с теоритичните въпроси за съхранението и предаването на информацията в биологичните системи.

Основните раздели на биоинформатиката са компютърната геномика, решаваща проблемите на дешифрирането на генетичните “текстове”, съхранявани в нуклеотидните последователности ДНК(РНК), и метабономиката, изследваща организацията на метаболизма на клетките и тяхното управление от страна на генома. Важно значение за развитието на основните раздели на биоинформатиката имат създаването на компютърните бази от данни по молекулярна биология, обезпечаващи геномиката и метабономиката, необходими за развитието на техните експериментални данни в достатъчно количество и в удобна за използване форма.

Към биоинформатиката се отнасят също и информационните услуги, осигуряващи натрупването, съхраняването и използването на придобитите от науката знания в биологичните системи.

Целта на биоинформатиката е натрупване на биологични знания във форма, която осигурява най-ефективното им използване, а също и построение и анализ на математически модели на биологичните системи и техните елементи.

Информацията за структурата на материалните елементи, осигуряващи функционирането на организма, се съхранява в нуклеотидната последователност на ДНК (или РНК), образуващи техния геном.

Определянето на нуклеотидната последователност на ДНК геномите на организмите (секвенирането) в началото на 21-ви век вече е добре овладяно и е достатъчно рентабилна технология. Количеството на секвенираните геноми бързо се увеличава и се определя основно от размера на средствата, които могат да бъдат изразходвани за тази цел.

В биоинформатиката има специален раздел, наречен геномика, който се занимава с моделиране и изследване на начините за съхраняване на информация за структурата на основните материални елементи на биологичните системи, закодирани в последователностите ДНК и РНК. Основните усилия на учените от цял свят, работещи в областта на геномиката, сега са съсредоточени в създаването на ефективни методи за компютърен анализ на генетични “текстове”, представляващи нуклеотидната последователност на генома на клетките. Дешифрирането на генетичния текст преди всичко е установяване на възможните функции на различните участъци на ДНК последователността, т.е. откриване на гени, техните регулаторни и протеин-кодиращи участъци и участъците, регулиращи и координиращи активността на гените.

В момента най-належащ е въпросът за идентификацията(анотацията) на нуклеотидната последователност, образуваща човешките гени, тъй като в съответствие с международния проект Човешкият геном се планира човешкият геном да бъде напълно секвениран и достъпен за анализ.

Отделянето на нуклеотидната последователност на ДНК участъците със зададени функции съвсем не е проста задача, тъй като те са доста нееднородни по своята същност(което вероятно се дължи на сложността на механизмите за регулиране) и се прикриват от мутационен шум.

Понастоящем точността на определяне на гените на нуклеотидните последователности чрез компютърни методи вероятно е не повече от 70%.

Обмяната на вещества в клетките, метаболизма, представлява изключително важен предмет на биоинформатични изследвания, който все още е слабо разработен. Предмет на по-нататъшно изследване са идентифицирането и моделирането на динамичните структури на метаболизма, поддържащ хомеостазата в клетката за сметка на регулаторните свойства на съществуващите в клетката ензими и функционирането на генома, поддържащ съществуването на тази структура.