BIOINFORMATIKA
DEFINISI
Bioinformatika, sesuai dengan
asal katanya yaitu “bio” dan “informatika”, adalah gabungan antara ilmu biologi
dan ilmu teknik informasi (TI). Pada umumnya, Bioinformatika didefenisikan
sebagai aplikasi dari alat komputasi dan analisa untuk menangkap dan
menginterpretasikan data-data biologi. Ilmu ini merupakan ilmu baru yang yang
merangkup berbagai disiplin ilmu termasuk ilmu komputer, matematika dan fisika,
biologi, dan ilmu kedokteran, dimana kesemuanya saling menunjang dan saling
bermanfaat satu sama lainnya.
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 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.
BIDANG TERKAIT
1. Biophysics
Biophysics adalah sebuah bidang
yang mengaplikasikan teknik- teknik dari ilmu Fisika untuk memahami struktur
dan fungsi biologi (British Biophysical Society). Sesuai dengan definisi
tersebut, bidang ini merupakan suatu bidang yang luas. Namun secara langsung
disiplin ilmu ini terkait dengan Bioinformatika karena penggunaan teknik-teknik
dari ilmu Fisika untuk memahami struktur.
2. Computational Biology
Computational biology merupakan
bagian dari Bioinformatika (dalam arti yang paling luas) yang paling dekat
dengan bidang Biologi umum klasik. Fokus dari computational biology adalah
gerak evolusi, populasi, dan biologi teoritis daripada biomedis dalam molekul
dan sel. Tak dapat dielakkan bahwa Biologi Molekul cukup penting dalam
computational biology, namun itu bukanlah inti dari disiplin ilmu ini. Pada
penerapan computational biology, model-model statistika untuk fenomena biologi
lebih disukai dipakai dibandingkan dengan model sebenarnya. Dalam beberapa hal
cara tersebut cukup baik mengingat pada kasus tertentu eksperimen langsung pada
fenomena biologi cukup sulit. Tidak semua dari computational biology merupakan
Bioinformatika, seperti contohnya Model Matematika bukan merupakan
Bioinformatika, bahkan meskipun dikaitkan dengan masalah biologi.
3. Medical Informatics
Medical informatics lebih
memperhatikan struktur dan algoritma untuk pengolahan data medis, dibandingkan
dengan data itu sendiri. Disiplin ilmu ini, untuk alasan praktis, kemungkinan
besar berkaitan dengan data-data yang didapatkan pada level biologi yang lebih
“rumit” – yaitu informasi dari sistem-sistem super selular, tepat pada level
populasi— di mana sebagian besar dari Bioinformatika lebih memperhatikan
informasi dari sistem dan struktur biomolekul dan selular.
4. Cheminformatics
Cheminformatics adalah kombinasi
dari sintesis kimia, penyaringan biologis, dan pendekatan data-mining yang digunakan
untuk penemuan dan pengembangan obat (Cambridge HealthechInstitute’s Sixth
Annual Cheminformatics conference). Pengertian disiplin ilmu yang disebutkan
diatas lebih merupakan identifikasi dari salah satu aktivitas yang paling
populer dibandingkan dengan berbagai bidang studi yang mungkin ada di bawah
bidang ini. Salah satu contoh penemuan obat yang paling sukses sepanjang
sejarah adalah penisilin, dapat menggambarkan cara untuk menemukan dan
mengembangkan obat-obatan hingga sekarang meskipun terlihat aneh. Cara untuk
menemukan dan mengembangkan obat adalah hasil dari kesempatan, observasi, dan
banyak proses kimia yang intensif dan lambat. Sampai beberapa waktu yang lalu,
desain obat dianggap harus selalu menggunakan kerja yang intensif, proses ujidan
gagal (trial-error process). Ruang lingkup pembelajaran dari cheminformatics
ini sangat luas. Contoh bidang minatnya antara lain: Synthesis Planning,
Reaction and Structure Retrieval, 3-D Structure Retrieval,Modelling,
Computational Chemistry, Visualisation Tools and Utilities.
5. Genomics
Genomics adalah bidang ilmu yang
ada sebelum selesainya sekuen genom, kecuali dalam bentuk yang paling kasar.
Genomics adalah setiap usaha untuk menganalisa atau membandingkan seluruh
komplemen genetik dari satu spesies atau lebih. Secara logis tentu saja mungkin
untuk membandingkan genom-genom dengan membandingkan kurang lebih suatu
himpunan bagian dari gen di dalam genom.
6. Proteomics
Istilah proteomics pertama kali
digunakan untuk menggambarkan himpunan dari protein-protein yang tersusun (encoded)
oleh genom. Ilmu yang mempelajari proteome, yang disebut proteomics, pada saat
ini tidak hanya memperhatikan semua protein di dalam sel yang diberikan, tetapi
juga himpunan dari semua bentuk isoform dan modifikasi dari semua
protein,interaksi diantaranya, deskripsi struktural dari protein-protein dan
kompleks-kompleks ordetingkat tinggi dari protein. Mengkarakterisasi sebanyak
puluhan ribu protein-protein yang dinyatakan dalam sebuah tipesel yang
diberikan pada waktu tertentu– apakah untuk mengukur berat molekul atau
nilai-nilaiisoelektrik protein-protein tersebut– melibatkan tempat penyimpanan
dan perbandingan daridata yang memiliki jumlah yang sangat besar, tak
terhindarkan lagi akan memerlukan Bioinformatika.
7. Pharmacogenomics
Pharmacogenomics adalah aplikasi
dari pendekatan genomik dan teknologi pada identifikasi dari target-target
obat. Contohnya meliputi menjaring semua genom untuk penerima yang potensial
dengan menggunakan cara Bioinformatika, atau dengan menyelidiki bentuk pola
dari ekspresigen di dalam baik patogen maupun induk selama terjadinya infeksi,
atau maupun dengan memeriksa karakteristik pola-pola ekspresi yang ditemukan
dalam tumor atau contoh daripasien untuk kepentingan diagnosa (kemungkinan
untuk mengejar target potensial terapi kanker).
8. Pharmacogenetics
Tiap individu mempunyai respon
yang berbeda-beda terhadap berbagai pengaruh obat; sebagian ada yang positif,
sebagian ada yang sedikit perubahan yang tampak pada kondisimereka dan ada juga
yang mendapatkan efek samping atau reaksi alergi. Sebagian dari reaksi-reaksi
ini diketahui mempunyai dasar genetik. Pharmacogenetics adalah bagian dari
pharmacogenomics yang menggunakan metode genomik/Bioinformatika untuk
mengidentifikasihubungan-hubungan genomik, contohnya SNP (Single Nucleotide
Polymorphisms), karakteristik dari profil respons pasien tertentu dan
menggunakan informasi-informasi tersebut untuk memberitahu administrasi dan
pengembangan terapi pengobatan
CONTOH PENERAPAN BIOINFORMATIKA
1.
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.
·
Bioinformatika
untuk penemuan obat
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.. 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.
2.
Biinformatika dalam sistem informasi geografis
(SIG)
Dengan
adanya bioinformatika yang sudah menjalar pada beberapa bidang membuat kita
lebih dimudahkan dalam menyelesaikan masalah. Ini membuktikan bahwa
setiap waktunya teknologi berkembang sangat pesat dan kita sangat
membutuhkannya untuk mempermudah hidup. Tentu diharapkan kemajuan ini tidak
hanya berhenti sampai disini, melainkan ada inovasi-inovasi baru dalam
bioinformatika yang dapat dibuat dibidang lain.
Referensi :
Tidak ada komentar:
Posting Komentar