Biyologlar - Biyolojiye Gerçekçi Yaklaşım

Biyoinformatik

---

"Biyoinformatik, biyolojik bilgilerin yaratılması ve saklanması için veritabanlarının oluşturulmasıdır. Bu konudaki çalışmaların çoğu biyolojik verilerin analizi ile ilgilidir. Artan sayıdaki projelerde biyolojik bilgilerin organizasyonu gerekmektedir. Bu alanda oluşturulan veritabanlarının büyük bir kısmını nükleik asitler oluşturmaktadır.

Milyonlarca nükleotidin depolanması ve organizasyonu için veritabanlarının oluşturulması, araştırıcıların bu bilgilere ulaşabilmeleri ve yeni veriler girebilmeleri için ilk aşamadır. Biyoinformatik’te nükleotid dizi bilgilerinin organizasyonu ve depolanması görevini üstlenmiş üç kuruluş vardır. Genbankası (GenBank), Avrupa Moleküler Biyoloji Laboratuvarı (EMBL) ve DNA Japonya veritabanıdır (DDBJ). Bu üç kuruluş, araştırıcıların yararlanmasına açık, nükleotid dizi bilgilerinin toplanması ve yayılmasında işbirliği içinde çalışmaktadır. Gen Bankası ABD’de Maryland, Bethesda’da, Avrupa Moleküler Biyoloji Laboratuvarı, İngiltere’deki Hinxton’da ve DNA Japonya veritabanı ise Japonya’da Mishima’da yeni dizi bilgilerinin alışverişinde,İnternet üzerinde günlük olarak e-mail, ortak kullanılan ftp ve www üzerinden hizmet sunmaktadırlar. Protein dizi verileri ile ilgili başlıca hizmet sağlayıcılar ise GenBank, EMBL, PIR International ve Swiss-Prot’tur. NIH’in National Center for Biotechnology Information merkezi, biyoinformatik gereci sunan başlıca web sayfalarından biridir.

BLAST program ailesi

Veritabanlarında araştırma yapabilmek için tasarlanmış pek çok bilgisayar programı vardır. Bunlardan birisi de BLAST (Basic Local Aligment Search Tool) programıdır. Veritabanında homoloji araştırması için öncelikle uygun BLAST programının seçilmesi gerekir.

BLASTN bir nükleotid dizisi ile komplementer diziyi ele alarak nükleotid dizisi veritabanlarıyla karşılaştırır. Hız amacıyla tasarlanmıştır. Yüksek duyarlılık aranan durumlar için uygun değildir. BLASTN ve BALSTX; EST verilerinin analizi, ekson yakalama yöntemi ve genomik dizi örneklemlerinin incelenmesinde kullanılır.

NCBI’nın sunduğu diğer bir servis ENTREZ servisidir. ENTREZ servisinin en önemli özelliği veritabanları arasında çapraz gezinme olanağı sunmasıdır.

Örneğin, bir dizi için BLAST araştırması yaptıktan sonra, ilgili gen ile ilgili literatür bilgileri MEDLINE’dan elde edilebilir. Daha sonra ilgili grafik programlarının yüklenmesi sonrasında protein yapısıyla ilgili veritabanları kullanılarak, proteinin iki veya üç boyutlu yapısı izlenebilir. Protein dizilerindeki işlevsel motifleri araştırmak amacıyla kullanılan bazı veritabanları ise PROSITE ve BLOCKS’tur.

NCBI’nin bir başka alt hizmeti olan OMIM, genler ve genetik hastalıklarla ilgili ayrıntılı biyoteknolojik ve tıbbi bilgilerin bulunduğu servistir. Bu servis altında pek çok gende bugüne kadar tanımlanmış mutasyonlar ve ilgili klinik ilişkiler özetlendiğinden çok yararlıdır.

Mikroarraylerle genomik yaklaşımlarda en kapsamlı proje ABD Ulusal İnsan Genom Araştırmaları Enstitüsünün Microarray projesidir (µAP). Microarray bulgularının yorumu da diğer yüksek çıktılı (highthroughput) genomik teknikler gibi biyoinformatik yöntemlerin kullanımına ihtiyaç yaratmıştır.

Biyoinformatik Türkiye’de de yeni bir daldır. TUBITAK bünyesinde, Marmara Araştırma Merkezi (MAM) Gen Mühendisliği ve Biyoteknoloji Araştırma Enstitüsü diğer kuruluşlar ve uluslararası kuruluşlar arasında köprü görevi görerek ülkemizde biyoteknoloji alanında bir sanayi oluşmasına ve genişlemesine yardımcı olmaktadır.

Veritabanlarındaki bazı sorunlar; vektöriyel dizilerle kirlilik, bir gene ait dizi parçaçıklarının veritabanına birden çok kez girilmesi ile ortaya çıkan kalabalık, aynı gene ait birden fazla EST (Ekspressed Sequence Tag) içeren EST veritabanlarının olması gibi durumlardır. Bu durumlar; genom projelerinin ileri aşamalarını oluşturan UNIGENE, VecScreen gibi projelerle ortadan kaldırılmaya çalışılmaktadır.

Biyoinformatiğin ikinci özelliği; saklanan biyolojik bilgilerin analizidir. Analiz kapsamına giren konular;

1-Çeşitli organizmalardaki DNA dizilerinin hangi genlere ait olduğunun belirlenmesi

2-Yeni keşfedilen proteinlerin ve RNA dizilerinin yapı işlev ilişkilerinin belirlenebilmesi için yöntem geliştirilmesi

3-Protein dizilerinin ilgili gen ailelerine kümelernmesi ve protein modellerinin geliştirilmesi

4-Benzer proteinlerin sıralanarak evrimsel ortaya çıkaracak filogenetik ailelerin oluşturulmasıdır."

---