bioinformatica

bioinformatica

Disciplina che affronta i problemi della biologia con metodologie e strumenti propri delle scienze dell’informazione.

Sviluppo della bioinformatica

Negli ultimi decenni, lo sviluppo della biologia molecolare ha prodotto una quantità enorme di informazione sulla genetica e sulle caratteristiche biochimiche di un grande numero di organismi. In partic., il sequenziamento del genoma umano, completato nel 2001, ha dato un forte impulso alla genomica funzionale (analisi globale delle funzioni geniche), e alla proteomica (studio del repertorio proteico di una cellula, di un tessuto, o di un organismo).

I data base biologici

L’ampia mole dei dati prodotti in questi ambiti richiede un adeguato supporto informatico, sia per la costituzione di banche dati, in continua evoluzione (in partic. quelle contenenti informazioni su sequenze nucleotidiche e proteiche) sia per lo sviluppo di nuovi algoritmi. Il processo di organizzazione e interpretazione dei dati biologici con metodi informatici viene anche chiamato biologia computazionale e ha come obiettivo principale quello di determinare la funzione di singoli geni e proteine, e di collocarli all’interno di reti di collegamento. Questi metodi si avvalgono di sistemi di ricerca integrati quali l’Entrez global query cross-database search system, coordinato dagli statunitensi National center for biotechnology information (NCBI) e National institutes of health (NIH), un potente motore di ricerca che permette di accedere a differenti database biomedici, tra cui PubMed Central, un database bibliografico contenente informazioni sulla letteratura scientifica con oltre 18 milioni di riferimenti derivati da circa 5.300 periodici.

Applicazioni della bioinformatica

Le principali applicazioni della b. riguardano: sviluppo di programmi per l’archiviazione, l’accessibilità, e la ricerca dei dati; produzione di algoritmi per l’analisi di sequenze di DNA, RNA e proteine (costruzione di mappe del genoma, allineamento di sequenze geniche e proteiche, identificazione di geni, esoni e introni, analisi dell’espressione genica, predizione della struttura proteica e delle interazioni fra proteine, analisi di strutture 3D delle molecole, studio dei modelli evolutivi, interpretazione dei microarray); elaborazione di modelli matematici e statistici validi per interpretare i dati sperimentali; analisi volta alla comprensione dei sistemi biologici complessi, basata su simulazioni della dinamica dei sistemi, con verifica delle ipotesi tramite esperimenti in silico da comprovare in vitro e in vivo.