Аналiз выкарыстання камп'ютэрСЮ у бiяiнфарматыцы
ЗМЕСТЗМЕСТ
УВОДЗРЖНЫ
ГЛАВА 1 АНАЛРЖЗ ВЫКАРЫСТАННЯ КАМП'ЮТЭРРО У БРЖЯРЖНФАРМАТЫЦЫ
Вз1. АсноСЮныя прымяненнi iнфармацыйных тэхналогiй
Вз2 Банкi даных бiялагiчнай iнфармацыi
Вз3 Вiзуалiзацыя бiялагiчнай iнфармацыi
Вз4 Пашуковыя сiстэмы
ГЛАВА 2 ВЫКАРЫСТАННЕ РЖНФАРМАЦЫЙНЫХ ТЭХНАЛОГРЖЙ ДЛЯ ЗАДАЧ ПАРАРОНАННЯ РО БРЖЯРЖНФАРМАТЫЦЫ
Вз1 СупастаСЮленне з узорам
Вз2 ПараСЮнанне структур бялкоСЮ
ГЛАВА 3
ВЫКАРЫСТАННЕ ПРАГРАМНЫХ БРЖБЛРЖЯТЭК
Вз1 Бiблiятэка BioJava
Глава 4 ПРАКТЫЧНАЕ ВЫКАРЫСТАННЕ БРЖБЛРЖЯТЭКРЖ BIOJAVA
Вз1 ПастаноСЮка задачы
Вз2 УсталёСЮка бiблiятэкi
Вз3 Выбар алгарытмаСЮ
Вз4 Напiсанне праграмы пошуку найблiжэйшых паслядоСЮнасцяСЮ
Вз5 Тэсцiраванне праграмы пошуку найблiжэйшых паслядоСЮнасцяСЮ
ЗАКЛЮЧЭННЕ
СПРЖС ВЫКАРЫСТАНАЙ ЛРЖТАРАТУРЫ
ДАДАТАК 1
УВОДЗРЖНЫСёння СЮсё хутчэй нарастае аб'ём малекулярна-бiялагiчных i малекулярна-генетычных даных. Асэнсаванне гэтых каласальных па аб'ёмах даных ужо немагчыма без прыцягнення iнфармацыйных тэхналогiй i матэматыкi. Менавiта таму на стыку iнфарматыкi, бiялогii i матэматыкi СЮзнiкла бiяiнфарматыка. Пад бiяiнфарматыкай зараз разумеюць прымяненне камп'ютэраСЮ для вывучэння бiялагiчных аб'ектаСЮ. У больш вузкiм сэнсе яе можна разумець як прымяненне камп'ютэрных метадаСЮ для вырашэння задач малекулярнай бiялогii. Сярод асноСЮных задач бiяiнфарматыкi вылучаюць:
l вывучэнне геномаСЮ
l аналiз i прадказанне структуры бялкоСЮ
l аналiз i прадказанне СЮзаемадзеяння бялкоСЮ
Бiяiнфарматыка СЮключае СЮ сябе наступныя элементы:
l базы даных, у якiх захоСЮваецца iнфармацыя пра бiялагiчныя аб'екты
l набор iнструментаСЮ для аналiзу i апрацоСЮкi гэтай iнфармацыi
l распрацоСЮку матэматычных мадэляСЮ бiялагiчных аб'ектаСЮ i алгарытмаСЮ рашэння разнастайных бiялагiчных задач
Сярод банкаСЮ даных найбольш вядомым прадстаСЮнiком з'яСЮляецца Protein Data Bank (PDB) [1]. Гэта сховiшча трохмернай структурнай iнфармацыi аб бялках i нуклеiнавых кiслотах. Гэтыя даныя звычайна атрымоСЮваюцца з дапамогай рэнтгенавай крысталаграфii цi спектраскапii на аснове ядзерна-магнiтнага рэзанансу. НапаСЮняюць банк бiёлагi i бiяхiмiкi эксперыментальнымi данымi.
На бягучы час iснуе шмат пакетаСЮ праграм, якiя прыназначаны для работы з бiяфiзiчнай i бiяхiмiчнай iнфармацыяй. Вылучаюць наступныя накiрункi:
l вiзуалiзатары iнфармацыi з банкаСЮ даных бiялагiчнай iнфармацыi
l прадказанне другаснай цi трэцiчнай структуры бялку па вядомай першаснай структуры
l прадказанне СЮзаемадзеяння бялок-бялок i бялок-рэчыва
l параСЮнанне бялкоСЮ з банкаСЮ даных i ацэнка iх падабенства
l пабудова iерархiчных дрэваСЮ эвалюцыi бiялагiчных аб'ектаСЮ
Варта заСЮважыць, што СЮсе гэтыя банкi i праграмы пабудаваны з улiкам iснуючых алгарытмаСЮ збору, захавання i апрацоСЮкi бiялагiчнай iнфармацыi. З-за таго, што амаль усе задачы адносяцца да класу NP-поСЮных, то атрыманне рашэння ператвараецца СЮ складаную задачу. З-за медыцынскай важнасцi гэтым праблемам прысвечана шмат увагi, што выклiкае цеснае СЮзаемадзеянне iнфарматыкаСЮ, бiяхiмiкаСЮ i бiяфiзiкаСЮ. Гэтыя праблемы i будуць асвечаны СЮ дадзенай працы.
ГЛАВА 1
АНАЛРЖЗ ВЫКАРЫСТАННЯ КАМП'ЮТЭРРО У БРЖЯРЖНФАРМАТЫЦЫЯк ужо было сказана, выкарыстанне камп'ютэраСЮ для вырашэння бiялагiчных задач стала неабходным. АсноСЮныя сферы iх прымянення наступныя:
l камунiкацыя
l кiраванне прыстасаваннямi
l вылiчэннi
l захаванне
Камп'ютэры шырока выкарыстоСЮваюцца для кiравання разнастайнымi прыстасаваннямi для працы з бiялагiчнымi аб'ектамi: машынамi для секвенцiравання ДНК, брадзiльнымi чанамi, бiярэактарамi i гэтак далей. Гэтыя устаноСЮкi кiруюцца праграмуемымi рукамi-робатамi i змяншаюць патрэбу СЮ людзях-аператарах. Там, дзе вельмi важны час выканання, камп'ютэры выйграюць у людзей, бо могуць працаваць без перапынкаСЮ i з вялiкай дакладнасцю.
З развiццём сеткавых тэхналогiй i персанальных камп'ютэраСЮ падрыхтоСЮка вучоным артыкула стала не толькi СЮ разы хутчэйшым, але i яго распаСЮсюджванне таксама паскорылася. Зараз мала хто з вучоных будзе адразу звяртацца да папяровага выдання, а хутчэй за СЮсё звернецца да адной са шматлiкiх баз даных бiялагiчных структур. Стала магчымай сумесная праца вучоных у геаграфiчна аддаленых рэгiёнах.
Вылiчальныя задачы СЮ бiяiнфарматыцы прадстаСЮлены вельмi шырока: ад вiзуалiзацыi i пошуку падобных амiнакiслотных ланцужкоСЮ да мадэлiравання СЮзаемадзеяння складаных бялкоСЮ па трохмерных iх структурах. Рашэнню такiх задач дапамагае вялiкая колькасць гатовых праграмных сродкаСЮ, а таксама наяСЮасць гатовых праграмных бiблiятэк, якiя спрашчаюць напiсанне новых праграм i падтрымку старых.
Функцыi захавання шырока прадстаСЮлены СЮ выглядзе разнастайных сховiшчаСЮ iнфармацыi, адрозных па сваёй эфектыСЮнасцi, даступнасцi i характары iнфармацыi, для працы з якой яны прыназначаны.
Адной з найважнейшых частак прымянення камптАЩютэраСЮ у малекулярнай бiялогii зтАЩяСЮляецца захаванне бiялагiчнай iнфармацыi. Для гэтай мэты iснуе шэраг спецыяльных сховiшчаСЮ, гэтак званых банкаСЮ даных цi баз даных. Яны знаходзяцца СЮ цэнтры выкарыстання iнфармацыйных тэхналогiй у бiяiнфарматыцы. Насамрэч, большасць аперацый па вылiчэннях i камунiкацыi заснавана на даных, што знаходзяцца СЮ банках даных. РЖнфармацыя СЮ iх захоСЮваецца на трывалай i доСЮгачасовай аснове, амаль не падвяргаецца зменам, i яе форма прыстасаваная для хуткага выканання аперацый пошуку, сартыроСЮкi i iншых.
РЖснуе шэраг розных тыпаСЮ такiх сховiшчаСЮ: банкi нуклеатыдных паслядоСЮнасцяСЮ, бялковых паслядоСЮнасцяСЮ, трохмерных структур, паслядоСЮнасных матываСЮ (матыСЮ тАУ невялiкi структурны элементы, якi сустракаецца СЮ многiх пратэiнах, напрыклад, α-спiраль). У таблiцы 1.1 прыведзены некаторыя прадстаСЮнiкi кожнага тыпу баз даных [2].
Таблiца 1.1. Тыпы баз бiялагiчных даных
| Тып базы даных | Прыклады | ЗаСЮвага |
| Нуклеатыдныя паслядоСЮнасцi | GenBank | Адна з найвялiкшых баз даных паслядоСЮнасцяСЮ |
| EMBL | ЕСЮрапейская лабараторыя малекулярнай бiялогii |
| NDB | База даных нуклеiнавых кiслотаСЮ |
| Бялковыя паслядоСЮнасцi | SWISS-PROT | Швейцарскi i ЕСЮрапейскi iнстытуты бiяiнфарматыкi |
| PIR | Рэсурс iнфармацыi пра бялкi |
| Трохмерныя структуры | PDB | Банк пратэiнавых даных |
| MMDB | База даных малекулярнага мадэлiравання |
| ПаслядоСЮнасныя матывы | LIGAND | Хiмiчныя структуры i рэакцыi |
| PROSITE | ПаслядоСЮнасныя матывы |
| ProDOM | Бялковыя дамены |
Вместе с этим смотрят:
Анатомiя i фiзiологiя собаки
Анатомические особенности строения психрофитных растений семейства вересковых
Анатомическое строение растений
Анатомия и физиология заднего мозга. Строение и механизм кровообращения
Анатомия человека