Definisi & Sejarah
Bioinformatika
(bioinformatics) merupakan ilmu terapan yang lahir dari perkembangan
teknologi informasi dibidang molekular. Pembahasan dibidang bioinformatik ini
tidak terlepas dari perkembangan biologi molekular modern, salah satunya
peningkatan pemahaman manusia dalam bidang genomic yang terdapat dalam molekul
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.
Kemampuan
untuk memahami dan memanipulasi kode genetik DNA ini sangat didukung oleh
teknologi informasi melalui perkembangan hardware dan soffware. Baik pihak
pabrikan sofware dan harware maupun pihak ketiga dalam produksi perangkat
lunak. Salah satu contohnya dapat dilihat pada upaya Celera Genomics,
perusahaan bioteknologi Amerika Serikat yang melakukan pembacaan sekuen genom
manusia yang secara maksimal memanfaatkan teknologi informasi sehingga bisa
melakukan pekerjaannya dalam waktu yang singkat (hanya beberapa tahun).
Perkembangan
teknologi DNA rekombinan memainkan peranan penting dalam lahirnya
bioinformatika. Teknologi DNA rekombinan memunculkan suatu pengetahuan baru
dalam rekayasa genetika organisme yang dikenala bioteknologi. Perkembangan
bioteknologi dari bioteknologi tradisional ke bioteknologi modren salah satunya
ditandainya dengan kemampuan manusia dalam melakukan analisis DNA organisme,
sekuensing DNA dan manipulasi DNA.
Sekuensing
DNA satu organisme, misalnya suatu virus memiliki kurang lebih 5.000 nukleotida
atau molekul DNA atau sekitar 11 gen, yang telah berhasil dibaca secara
menyeluruh pada tahun 1977. Kemudia Sekuen seluruh DNA manusia terdiri dari 3
milyar nukleotida yang menyusun 100.000 gen dapat dipetakan dalam waktu 3
tahun, walaupun semua ini belum terlalu lengkap. Saat ini terdapat milyaran
data nukleotida yang tersimpan dalam database DNA, GenBank di AS yang didirikan
tahun 1982.
Kemajuan
teknik biologi
molekuler dalam mengungkap sekuens biologi protein
(sejak awal 1950an) dan asam nukleat (sejak 1960an) mengawali perkembangan pangkalan data dan
teknik analisis sekuens biologi. Pangkalan data sekuens protein mulai
dikembangkan pada tahun 1960an di Amerika Serikat, sementara pangkalan data sekuens DNA dikembangkan pada
akhir 1970an di Amerika Serikat dan Jerman pada Laboratorium Biologi Molekuler Eropa (European Molecular Biology Laboratory).
Penemuan
teknik sekuensing DNA yang lebih cepat pada pertengahan 1970an menjadi
landasan terjadinya ledakan jumlah sekuens DNA yang dapat diungkapkan pada
1980an dan 1990an. Hal ini menjadi salah satu pembuka jalan bagi
proyek-proyek pengungkapan genom, yang meningkatkan kebutuhan akan pengelolaan dan
analisis sekuens, dan pada akhirnya menyebabkan lahirnya bioinformatika.
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.
Bioinformatika
di Indonesia
Saat
ini mata ajaran bioinformatika maupun mata ajaran dengan muatan bioinformatika
sudah diajarkan di beberapa perguruan tinggi di Indonesia. Sekolah Ilmu dan
Teknologi Hayati ITB
menawarkan mata kuliah "Pengantar Bioinformatika" untuk program
Sarjana dan mata kuliah "Bioinformatika" untuk program Pascasarjana.
Fakultas Teknobiologi Universitas Atma Jaya, Jakarta menawarkan mata kuliah "Pengantar
Bioinformatika". Mata kuliah "Bioinformatika" diajarkan pada
Program Pascasarjana Kimia Fakultas MIPA Universitas Indonesia (UI), Jakarta. Mata kuliah "Proteomik dan
Bioinformatika" termasuk dalam kurikulum program S3 bioteknologi Universitas Gadjah Mada (UGM), Yogyakarta. Materi bioinformatika termasuk di dalam silabus
beberapa mata kuliah untuk program sarjana maupun pascasarjana biokimia,biologi, dan bioteknologi pada Institut Pertanian Bogor (IPB). Selain itu, riset-riset yang mengarah pada
bioinformatika juga telah dilaksanakan oleh mahasiswa program S1 Ilmu Komputer
maupun program pascasarjana biologi serta bioteknologi IPB.
Riset
bioinformatika protein dilaksanakan sebagai bagian dari aktivitas riset
rekayasa protein pada Laboratorium Rekayasa Protein, Pusat Penelitian
Bioteknologi Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI), Cibinong, Bogor. Lembaga Biologi Molekul Eijkman, Jakarta, secara khusus memiliki laboratorium
bioinformatika sebagai fasilitas penunjang kegiatan risetnya. Selain itu, basis
data sekuens DNA mikroorganisme asli Indonesia sedang dikembangkan di UI.
Terimakasih, Artikel anda sangat menarik
BalasHapusJangan lupa kunjungi :
Website Kami