Вычислительная геномика

Вычислительная геномика использует вычислительный анализ, чтобы расшифровать последовательности генома и связанные с ними данные ^[1], включая последовательности ДНК и РНК. Также вычислительная геномика может быть определена как раздел биоинформатики, но с тем отличием, что внимание уделяется анализу целых геномов (а не отдельных генов), чтобы понять принципы того, как различные ДНК управляют организмом на молекулярном уровне ^[2].

История

Корни вычислительной геномики связаны со становлением биоинформатики. В течение 1960-х Маргарет Дейхофф и другие в Национальном Биомедицинском Исследовательский фонде собрали базы данных различных последовательностей белков для эволюционного исследования ^[3]. В их исследовании строилось филогенетическое дерево, которое определило изменения, требующиеся для определенного белка, чтобы эволюционировать в другой белок. Для этого была создана матрица выигрыша, которая оценивает вероятность связи одного белка с другим.

Начиная с 1980-х годов, геномные последовательности начали регистрироваться в базах данных, но при этом возникли новые проблемы при поиске и сравнении данных об отдельных генах. В отличие от алгоритмов поиска текстов, которые используются на веб-сайтах, в генетических алгоритмах требуется, чтобы нашлись последовательности, которые не просто идентичны, но подобны. Это привело к развитию алгоритма Needleman-Wunsch, который является динамическим программным алгоритмом для того, чтобы сравнить наборы последовательностей аминокислот друг с другом при использовании матриц выигрыша полученных из более раннего исследования Дейхофф. Позже, алгоритм BLAST был развит, чтобы осуществлять быстрые и оптимизированные поиски в базах данных последовательностей генов. BLAST и его модификации - одни из наиболее широко используемых алгоритмов для этой цели ^[4].

Появление фразы "вычислительная геномика" совпадает с появлением полных аннотированных геномов во второй половине 1990-х годов. Первая ежегодная конференции по вопросам вычислительной геномики была организована учеными из Института геномных исследований (TIGR) в 1998, обеспечивая форум для этой специальности и эффективно отличая эту область науки от более общих областей геномики или вычислительной биологии ^[5][6]. Впервые в научной литературе этот термин, согласно MEDLINE, был использован одним годом ранее (в журнале Nucleic Acids Research ^[7]).

Примечания

1. ↑ Koonin EV (2001) Computational Genomics, National Center for Biotechnology Information, National Library of Medicine, NIH (PubMed ID: 11267880)
2. ↑ Computational Genomics and Proteomics at MIT
3. ↑ David Mount (2000), Bioinformatics, Sequence and Genome Analysis, pp. 2-3, Cold Spring Harbor Laboratory Press, ISBN 0-87969-597-8
4. ↑ T.A. Brown (1999), Genomes, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-31618-0
5. ↑ [backPid]=67&cHash=fd69079f5e The 7th Annual Conference on Computational Genomics (2004)
6. ↑ The 9th Annual Conference on Computational Genomics (2006)
7. ↑ A. Wagner (1997), A computational genomics approach to the identification of gene networks, Nucleic Acids Res., Sep 15;25(18):3594-604, ISSN 0305-1048