探究生物信息學(xué)的研究進(jìn)展

王欣凱 王碩

摘? 要：在信息時(shí)代背景下，人類基因組計(jì)劃的不斷深入，為生物信息學(xué)的研究和探索方面迅速奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。并且，在對(duì)這些巨量數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘過(guò)程中，生物信息學(xué)的研究與發(fā)展對(duì)基因組學(xué)、蛋白組學(xué)、信息科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展都發(fā)揮著舉足輕重的作用。基于此，該文從分析生物信息學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容等方面出發(fā)，提出經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展過(guò)程中，生物信息學(xué)的有效應(yīng)用策略，以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué)? 研究? 發(fā)展

1? 生物信息學(xué)涉及的主要內(nèi)容

生物信息學(xué)所涉及的主要內(nèi)容，包括生命科學(xué)等領(lǐng)域的很多內(nèi)容，進(jìn)一步為生命科學(xué)研究與發(fā)展提供了技術(shù)手段和研究工具。生物信息學(xué)的主要內(nèi)容研究?jī)?nèi)容：第一，基因組學(xué)的研究是在研究生物信息學(xué)相關(guān)內(nèi)容的過(guò)程中的主要內(nèi)容之一。基因組學(xué)，主要用對(duì)核酸序列中所表達(dá)的結(jié)構(gòu)與功能的生物信息進(jìn)行分析和解讀。在研究基因組學(xué)過(guò)程中，生物信息學(xué)為其提供必不可少的工具，為基因組學(xué)的深入探究提供了技術(shù)支持。相關(guān)人員可以結(jié)合生物信息學(xué)對(duì)基因組信息結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算與分析，與此同時(shí)，也可以采用比較的方式，對(duì)模式生物全基因組信息結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，充分利用生物信息學(xué)知識(shí)從而最大化地提高基因組學(xué)科研過(guò)程中的效率和質(zhì)量。第二，蛋白質(zhì)組學(xué)的研究也是生物信息學(xué)內(nèi)容研究過(guò)程中的內(nèi)容之一，用生物信息學(xué)的知識(shí)對(duì)其進(jìn)行深入探究的過(guò)程中，主要采用的方法是雙向聚丙烯酰胺凝膠電泳。分離其中復(fù)雜的蛋白質(zhì)組分，對(duì)其開(kāi)展深入探究。最后在分析結(jié)果時(shí)，結(jié)合專用軟件采集和分析的方式，凝膠電泳圖譜資料，在對(duì)其中的相關(guān)蛋白質(zhì)斑點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行精確鑒定，最大化地提高生物信息學(xué)中蛋白質(zhì)組學(xué)內(nèi)容研究的有效性。與此同時(shí)，對(duì)蛋白質(zhì)間相互作用的問(wèn)題進(jìn)行研究時(shí)，生物信息學(xué)主要采用的是親和層析、免疫沉淀等，有效地對(duì)其中的相互作用內(nèi)容進(jìn)行分析，與此同時(shí)，在對(duì)蛋白質(zhì)做數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行研究的過(guò)程中，也會(huì)采用生物信息學(xué)數(shù)據(jù)分析、處理、挖掘和儲(chǔ)存等方式，最大化地突出生物信息學(xué)研究中蛋白質(zhì)組學(xué)研究工作的有效性和研究水平。第三，生物信息學(xué)在研究過(guò)程中，還會(huì)對(duì)分子進(jìn)化的內(nèi)容進(jìn)行探索與分析，對(duì)于生物進(jìn)化的研究，主要采用的方法是將不同物種基因組DNA或氨基酸序列的借助生物信息學(xué)方法進(jìn)行比對(duì)，判斷它們?cè)谶M(jìn)化上的同源性，從而有效得出其中所包含的分子進(jìn)化內(nèi)容以及蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。在以往科研過(guò)程中，主要采用的方法是，利用不同物種中同義基因序列的異同來(lái)研究，而現(xiàn)在可以通過(guò)生物信息學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，對(duì)于分子進(jìn)化內(nèi)容的研究，也可以采用DNA序列和其編碼的氨基酸序列來(lái)進(jìn)行，從而更直觀、更清晰地反映出分子進(jìn)化之間的關(guān)系，保質(zhì)保量地完成生物學(xué)分子進(jìn)化任務(wù)。

2? 生物信息學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域以及發(fā)展趨勢(shì)

2.1 應(yīng)用

在生物信息學(xué)研究與發(fā)展過(guò)程中，生物信息學(xué)被廣泛地應(yīng)用到很多地方，其中主要應(yīng)用在生物科學(xué)、臨床醫(yī)藥、工農(nóng)業(yè)等方面，將生物信息學(xué)知識(shí)運(yùn)用在這些方面，推進(jìn)研究進(jìn)展。首先，生物科學(xué)方面運(yùn)用的生物信息學(xué)手段，主要是采用分析和預(yù)測(cè)的方式，對(duì)基因變異、表達(dá)以及基因和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能等方面的內(nèi)容進(jìn)行預(yù)測(cè)與分析，最大化地提高生物信息學(xué)的應(yīng)用質(zhì)量和效果，與此同時(shí)，也會(huì)采用預(yù)測(cè)和鑒定的方式來(lái)分析基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，以及對(duì)相關(guān)的細(xì)胞環(huán)境進(jìn)行模擬等。其次，生物信息學(xué)在應(yīng)用到醫(yī)學(xué)和藥物學(xué)方面時(shí)，對(duì)促進(jìn)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展起到積極作用和影響。例如，通過(guò)生物信息學(xué)，可以對(duì)某些疾病是否有遺傳因素引起的病因，進(jìn)行有效分析，并明確其中所存在的問(wèn)題，進(jìn)而更好地、有針對(duì)性地來(lái)用藥和治療，也可以通過(guò)生物信息學(xué)對(duì)相關(guān)臨床資料進(jìn)行收集、整理與分析，促進(jìn)臨床醫(yī)學(xué)方面的創(chuàng)新以及最大化進(jìn)步。同時(shí)，在應(yīng)用到藥物產(chǎn)業(yè)方面的過(guò)程中，很多公司都充分將生物信息學(xué)應(yīng)用到藥物的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)中，并且通過(guò)一系列的生物信息學(xué)技術(shù)來(lái)尋找相關(guān)藥物的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)方式，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)尋找新藥的方式，充分提高藥物公司和科研單位對(duì)藥物開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。除此之外，生物信息學(xué)在藥物靶點(diǎn)的篩選與鑒別等方面也有很大的應(yīng)用和用處。最后，生物信息學(xué)在應(yīng)用到工業(yè)和農(nóng)業(yè)方面的過(guò)程為工業(yè)和農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)很大機(jī)遇，比如相繼問(wèn)世的基因工程藥物、轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物產(chǎn)品、疫苗等，這充分體現(xiàn)出生物信息學(xué)的優(yōu)勢(shì)、實(shí)用價(jià)值、應(yīng)用范圍之大、影響力之大。并且隨著我國(guó)工業(yè)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的科研的不斷推進(jìn)，生物信息學(xué)也被廣泛地應(yīng)用到農(nóng)作物功能基因組的科研方面，通過(guò)一定的研究?jī)?nèi)容，來(lái)實(shí)現(xiàn)高效植物遺傳的轉(zhuǎn)化與再生，進(jìn)而有效地對(duì)相關(guān)物種進(jìn)行遺傳資源的改良，進(jìn)一步推動(dòng)工業(yè)和農(nóng)業(yè)在應(yīng)用生物信息學(xué)方面的有效發(fā)展和創(chuàng)新。

2.2 發(fā)展趨勢(shì)

在新時(shí)代背景下，隨著生物信息學(xué)研究領(lǐng)域的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，生物信息學(xué)逐漸向更好的發(fā)展方向創(chuàng)新和進(jìn)步，并且在發(fā)展和創(chuàng)新的進(jìn)程中逐漸從對(duì)DNA和蛋白質(zhì)序列比較的方式，逐漸轉(zhuǎn)向可視化的大規(guī)模數(shù)據(jù)整合，以及被廣泛地應(yīng)用到代謝網(wǎng)絡(luò)分析和蛋白質(zhì)組處理數(shù)據(jù)分析等方面。其中，生物信息學(xué)在不斷深入的過(guò)程中，表現(xiàn)出以下幾點(diǎn)進(jìn)步趨勢(shì)：第一，注釋人類起源組，在生物信息學(xué)不斷深入進(jìn)程中，其未來(lái)的發(fā)展方向和重點(diǎn)會(huì)用在鑒定與注釋由基因選擇性剪接而產(chǎn)生的基因產(chǎn)物等方面，明確其中所蘊(yùn)含的內(nèi)容，并且在研究的過(guò)程中也會(huì)采用計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)法、比較蛋白質(zhì)組學(xué)法等方式來(lái)促進(jìn)生物信息學(xué)研究領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。第二，未來(lái)生物信息學(xué)的發(fā)展發(fā)展趨勢(shì)，會(huì)體現(xiàn)在比較基因組學(xué)和比較蛋白質(zhì)組學(xué)的科研方面。為了更好地推動(dòng)生物信息學(xué)的深入，以及解決新基因的發(fā)現(xiàn)和深入探究生物進(jìn)化的過(guò)程中遇到的問(wèn)題，就需要應(yīng)用生物信息學(xué)。第三，生物信息學(xué)的未來(lái)應(yīng)用和科研會(huì)落實(shí)到基因表達(dá)分析方面。通過(guò)應(yīng)用生物信息學(xué)技術(shù)的進(jìn)程，需要對(duì)關(guān)于基因芯片開(kāi)展深入探究和應(yīng)用，有效通過(guò)生物信息學(xué)的有關(guān)知識(shí)，對(duì)生物芯片檢測(cè)對(duì)象的確定、芯片設(shè)計(jì)等各個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)應(yīng)用生物信息學(xué)。與此同時(shí)，也會(huì)利用生物信息學(xué)中的相關(guān)技術(shù)，對(duì)芯片結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理進(jìn)行開(kāi)采與分析，充分利用生物信息學(xué)的技術(shù)分析來(lái)得到所需相關(guān)數(shù)據(jù)。第四，未來(lái)的生物信息學(xué)在數(shù)據(jù)模型和預(yù)測(cè)分析模型的構(gòu)建方面也會(huì)發(fā)揮出自身的作用和價(jià)值，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢測(cè)和得到有效信息的過(guò)程中，需要利用生物信息學(xué)來(lái)構(gòu)建所需模型和預(yù)測(cè)分析模型，最終推斷出相應(yīng)的假設(shè)問(wèn)題和內(nèi)容，并且也可以通過(guò)現(xiàn)有的生物信息學(xué)技術(shù)來(lái)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，更深層次促進(jìn)生物信息學(xué)的全面創(chuàng)新、進(jìn)步以及應(yīng)用。

3? 結(jié)語(yǔ)

總之，在生物信息學(xué)研究與發(fā)展過(guò)程中，生物信息學(xué)知識(shí)、方法以及工具被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域和技術(shù)的研究方面，生物信息學(xué)的未來(lái)發(fā)展與展望，是需要對(duì)以往理論知識(shí)進(jìn)行有效運(yùn)用，并做合理推論，從而最大限度地促進(jìn)生物信息學(xué)的全面創(chuàng)新與進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉澤先，蔡煜東，郭雪江，等.中國(guó)在翻譯后修飾的生物信息學(xué)研究領(lǐng)域的進(jìn)展與前瞻[J].遺傳，2015，37（7）：621-634.

[2] 傅玲琳，王翀，張巖，等.基于高通量-生物信息技術(shù)的食物過(guò)敏組學(xué)研究進(jìn)展[J].食品科學(xué)，2017，38（19）：261-267.

[3] 張茂娜，姜亮，張焱.硒代謝網(wǎng)絡(luò)與硒蛋白質(zhì)組的生物信息學(xué)研究進(jìn)展[J].生物技術(shù)進(jìn)展，2017，7（5）：537-543.

[4] 趙宇平，王慧，楊光，等.基于生物信息學(xué)的中藥青蒿抗腫瘤作用機(jī)制研究[J].中國(guó)中藥雜志，2016，41（14）：2695-2700.