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.
Sejarah
Istilah bioinformatics mulai
dikemukakan pada pertengahan era 1980-an untuk
mengacu pada penerapan komputer dalam biologi. Namun, penerapan bidang-bidang
dalam bioinformatika (seperti pembuatan basis data dan pengembangan algoriitma untuk
analisis sekuensial biologi) 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 (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
aplikasi bioinformatika melalui Internet memudahkan ilmuwan mengakses
program-program tersebut dan kemudian memudahkan pengembangannya.
Bioinformatika di Indonesia
Saat
ini mata ajaran bioinformatika maupun mata ajaran dengan muatan bioinformatika
sudah diajarkan di beberapa perguruan
tinggi diIndonesia. 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" sebagai mata kuliah wajib dan
"Pemodelan Struktur Protein" sebagai mata kuliah pilihan untuk
tingkat program Sarjana. 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),,
Jakarta, secara khusus memiliki laboratorium bioinformatika sebagai fasilitas
penunjang kegiatan risetnya.
Contoh-Contoh Penggunaan Bioinformatika
Bioinformatika dalam
Dunia Kedokteran
- Bioinformatika dalam bidang klinis
Perananan
Bioinformatika dalam bidang klinis ini sering juga disebut sebagai informatika
klinis (clinical informatics). Aplikasi dari clinical informatics ini adalah
berbentuk manajemen data-data klinis dari pasien melalui Electrical Medical
Record (EMR) yang dikembangkan oleh Clement J.
Sampai
saat ini telah diketahui beberapa gen yang berperan dalam penyakit tertentu
beserta posisinya pada kromosom. Dengan demikian, dokter yang menemukan pasien
yang membawa penyakit genetika tertentu bisa mempelajarinya secara detil dengan
mengakses home page OMIM ini.
Sebagai
salah satu contoh, jika kita ingin melihat tentang kanker payudara, kita
tinggal masukan kata-kata “breast cancer” dan setelah searching akan keluar
berbagai jenis kanker payudara. Kalau kita ingin mengetahui lebih detil tetang
salah satu diantaranya, kita tinggal klik dan akan mendapatkan informasi detil
mengenai hal tersebut beserta posisi gen penyebabnya di dalam koromosom. Gambar
3 adalah salah satu hasil searching dari breast cancer.
- Bioinformatika untuk penemuan obat
Usaha
penemuan obat biasanya dilakukan dengan penemuan zat/senyawa yang bisa menekan
perkembangbiakan suatu agent penyebab penyakit. Karena banyak faktor yang bisa
mempengaruhi perkembangbiakan agent tersebut, faktor-faktor itulah yang
dijadikan target. Diantara faktor tersebut adalah enzim-enzim yang diperlukan
untuk perkembangbiakan suatu agent. Langkah pertama yang dilakukan adalah
analisa struktur dan fungsi enzim-enzim tersebut. Kemudian mencari atau
mensintesa zat/senyawa yang bisa menekan fungsi dari enzim-enzim tersebut. Penemuan
obat yang efektif adalah penemuan senyawa yang berinteraksi dengan asam amino
yang berperan untuk aktivitas (active site) dan untuk kestabilan enzim tersebut.
Karena
itu analisa struktur dan fungsi enzim ini biasanya difokuskan pada analisa asam
amino yang berperan untuk aktivitas (active site) dan untuk kestabilan enzim
tersebut. Analisa ini dilakukan dengan cara mengganti asam amino tertentu dan
menguji efeknya. Sebelum perkembangan bioinformatika, analisa penggantian asam
amino ini dilakukan secara random sehingga memakan waktu yang lama. Dengan
adanya Bioinformatika, data-data protein yang sudah dianalisa bebas diakses
oleh siapapun, baik data sekuen asam amino-nya seperti yang ada di SWISS-PROT
(http://www.ebi.ac.uk/swissprot/) maupun struktur 3D-nya yang tersedia di
Protein Data Bank (PDB) (http://www.rcsb.org/pdb/). Dengan database yang
tersedia ini, enzim yang baru ditemukan bisa dibandingkan sekuen asam
amino-nya, sehingga bisa diperkirakan asam amino yang berperan untuk active
site dan kestabilan enzim tersebut. Hasil perkiraan kemudian diuji di
laboratorium. Dengan demikian, akan lebih menghemat waktu dari pada analisa
secara random.
Bioinformatika dalam Virologi
Sebelum kemajuan bioinformatika,
untuk mengklasifikasikan virus kita harus melihat morfologinya terlebih dahulu.
Untuk melihat morfologi virus dengan akurat, biasanya digunakan mikroskop
elektron yang harganya sangat mahal sehingga tidak bisa dimiliki oleh semua
laboratorium. Selain itu, kita harus bisa mengisolasi dan mendapatkan virus itu
sendiri.
Isolasi virus adalah suatu pekerjaan
yang tidak mudah. Banyak virus yang tidak bisa dikulturkan, apalagi diisolasi.
Virus hepatitis C (HCV), misalnya, sampai saat ini belum ada yang bisa
mengkulturkannya, sehingga belum ada yang tahu bentuk morfologi virus ini.
Begitu juga virus hepatitis E (HEV) dan kelompok virus yang termasuk ke dalam
family Calliciviridae, dimana sampai saat ini belum ditemukan sistem pengkulturannya.
Walaupun untuk beberapa virus bisa dikulturkan, tidak semuanya bisa diisolasi
dengan mudah. Oleh karena itu, sebelum perkembangan bioinformatika, kita tidak
bisa mengidentifikasi dan mengklasifikasikan virus-virus semacam ini.
Dengan kemajuan teknik isolasi
DNA/RNA, teknik sekuensing dan ditunjang dengan kemajuan bioinformatika,
masalah diatas bisa teratasi. Untuk mengidentifikasi dan mengklasifikasikan
virus, isolasi virus tidak lagi menjadi suatu hal yang mutlak. Kita cukup
dengan hanya melakukan sekuensing terhadap gen-nya. Ini adalah salah satu hasil
kemajuan bioinformatika yang nyata dalam bidang virologi.
Sumber :
https://id.wikipedia.org/wiki/Bioinformatika
http://hafesi.blogspot.co.id/2016/10/bioinformatika.html
http://www.komputasi.lipi.go.id/utama.cgi?cetakartikel&1247362701
Tidak ada komentar:
Posting Komentar