BIO-INFORMATKA ??

BIO-INFORMATKA dalam Budidaya Perairan

What’s do you mind of bio-informatika ? ehmbbb....apa dia ilmu baru? Apa kamu pernah mendengarnya? Asing atau tidakkah ditelinga kalian tentang bio-informatika? Apa yang kamu ketahui tentang bio-informatika jika kalian prnah mendengarnya? Ayoo kita bahas bareng-bareng mengenai bio-informatika,supaya kita dapat belajar dan mengetahui tentang bio-informatika. Benar ataupun tidaknya dapat kita ketahui bersama.

            Menurut pencarian saya di suatu situs inilah beberapa pengertian tentang bio-informatika. Bioinformatika berarti bio dan informatika yang merupakan gabungan antara ilmu biologi dan teknik informatika (TI). Memang bioinformatika merupakan ilmu baru yang masih hangat dan perlu lebih banyak lagi untuk disosialisasikan kepada masyarakat. Defenisi bioinformatika secara umum dapat diartikan sebagai aplikasi komputasi dan analisa biologi sehingga dapat diinterprestasikan data-data berdasarkan teknik informatika. Walaupun ilmu ini maisih tergolong baru namun dengan pesatnya perkembangan teknologi informasi maka berbagai ilmu lain seperti matematika, fisika, biologi, dan ilmu kedokteran banyak menggunakan aplikasi komputer untuk berbagai penelitiannya. Sehingga dengan demikian semua disiplin ilmu tersebut seolah tidak terpisahkan dan kait mengkait satu sama lainnya.

Kapan bio-informatika mulai dipopulerkan dan bagaimana singkat ceritanya? Bioinformatika pertamakali dikemukakan pada pertengahan 1980an untuk mengacu kepada penerapan ilmu komputer dalam bidang biologi. Meskipun demikian, penerapan bidang-bidang dalam bioinformatika seperti pembuatan pangkalan data dan pengembangan algoritmauntuk analisis sekuens biologi telah dilakukan sejak tahun 1960an.

Kemajuan teknik biologi molekuler dalam mengungkap sekuens biologi protein (sejak awal 1950an) dan asam nukleat (sejak 1960an) mengawali perkembangan pangkalan data dan teknik analisis sekuens biologi. Pangkalan data sekuens protein mulai dikembangkan pada tahun 1960an di Amerika Serikat, sementara pangkalan data sekuens DNA dikembangkan pada akhir 1970an di Amerika Serikat dan Jerman pada Laboratorium Biologi Molekuler Eropa (European Molecular Biology Laboratory).

Apakah peran bio-informatika? Bagaiman didunia perikanan dalam ilmu ini ? Peran bioinformatika semakin terasa ketika semua pekerjaan termasuk pekerjaan medis sudah memanfaatkan kecanggihan komputer, baik untuk mendiagnosa maupun untuk melakukan terapi. Salah satu kinik terkemuka di US Mayo Clinic mengumumkan bahwa mereka telah  mengembangkan serangkaian peralatan Magnetic Resonance Imaging (MRI) yang  memudahkan diagnosis cedera-cedera dan penyakit-penyakit yang menimpa pergelangan   tangan,  lengan,  siku,  tangan  dan  jari-jari.  Mayo  telah memperoleh  izin  dari FDA (Food and Drugs Administration) untuk memasarkan dan  mengkomersialkan  peralatan-peralatan ini agar peralatan-peralatan ini juga tersedia di pusat-pusat medis di seluruh Amerika Serikat.

Dengan adanya pengetahuan yang lebih  lengkap  tentang  populasi  akuatis dan pola-pola perikanan di Teluk ini,  para  peneliti  di  Arctic  Region Supercomputing Center (ARSC) dapat memanfaatkan  data-data kunci dan membantu menjaga agar populasi ikan tetap besar  dan  tidak  berkurang  secara  drastis.  Informasi  ini penting bagi industri  perikanan,  dan  perekonomian  di  sejumlah besar kota di Alaska.Kenyataan tersebut ternyata dimanfaatkan oleh para peneliti di IBM yang akhirnya terciptalah Superkomputer  yang dijuluki “Iceberg”. Produk mutakhir ini akan  digunakan  untuk menciptakan  model-model  dan  melakukan  pengujian formasi pasang naik dan turun,  pergeseran  kehidupan  laut,  dan  pergeseran iklim selama 30 tahun terakhir   untuk   membantu  para  peneliti  dan  ilmuwan  mengidentifikasi pola-pola kehidupan Salmon dan whitefish di Teluk Alaska.
Perusahaan terkemuka IBM beberapa waktu lalu mengumumkan bahwa perusahaan ini akan menyediakan  sebuah  superkomputer  baru dengan kemampuan yang sangat besarbagi  Pusat  Superkomputer  Kawasan  Artik  (Arctic  Region  Supercomputing Center, atau ARSC) yang akan membantu para peneliti mendapatkan pengetahuan lebih  mendalam  tentang  relasi-relasi  lingkungan  hidup  yang rumit yang mendukung populasi ikan salmon dan whitefish di Teluk Alaska. Superkomputer yang  dijuluki  “Iceberg”  ini akan digunakan untuk menciptakan model-model tiga  dimensi  yang  sangat  canggih  yang,  untuk  pertama  kalinya,  akan mengkombinasikan  arus  dan  kedalaman  lautan  dengan  informasi  biologis tentang  kehidupan  akuatisnya.  Model-model ini akan memungkinkan peneliti mendapatkan wawasan baru tentang pertumbuhan dan kemusnahan spesies-spesies tertentu dari ikan-ikan ini selama 30 tahun terakhir ini.

Ikan  salmon  dan whitefish dari Teluk Alaska ini menyumbangkan hampir dari 56  persen  suplai  seafood yang dikonsumsi di Amerika Serikat, termasuk 95 persen  dari  semua  ikan salmon yang dikonsumsi. Dengan adanya pengetahuan yang  lebih  lengkap  tentang  populasi  akuatis dan pola-pola perikanan di Teluk  ini,  para  peneliti  di ARSC dapat memanfaatkan data-data kunci dan membantu  menjaga agar populasi ikan tetap besar dan tidak berkurang secara drastis.  Informasi ini penting bagi industri perikanan,dan perekonomian disejumlah besar kota di Alaska.

So, dapat disimpulkan Bioinformatika ialah ilmu yang mempelajari penerapan teknik komputasi untuk mengelola dan menganalisis informasi hayati. Bidang ini mencakup penerapan metode-metodematematika, statistika, dan informatika untuk memecahkan masalah-masalah biologi, terutama yang terkait dengan penggunaan sekuens DNA dan asam amino. Contoh topik utama bidang ini meliputi pangkalan data untuk mengelola informasi hayati, penyejajaran sekuens (sequence alignment), prediksi struktur untuk meramalkan struktur protein atau pun struktur sekunder RNA, analisis filogenetik, dan analisis ekspresi gen. Dalam jurusan yang saya ambil sekarang bio-informatika juga bermanfaat, dapat memanfaatkan  data-data kunci dan membantu menjaga agar populasi ikan tetap besar  dan  tidak  berkurang  secara  drastis.

Sumber : file:///E:/BIOINFORMATIKA,%20ILMU%20BARU%20%20%20%20HITAKOM%20LIPI.htm

NCBI ( National Centre of Biotechnology Information )

NCBI (National Centre for Biotechnology Information) merupakan suatu institusi yang menyediakan sumber informasi terkait perkembangan biologi molekuler. NCBI membuat database yang dapat diakses oleh publik dan mengembangkan software penganalisis data genom. Dapat diartikan juga suatu institusi yang konsen sebagai sumber informasi perkembangan biologi molekuler. NCBI membuat database yang dapat diakses oleh publik, merangsang riset biologi terkomputasi, mengembangkan software penganalisis data genome, dan menyebarkan informasi biomedical yang kesemuanya diharapkan mengarah pada pemahaman yang lebih baik tentang proses-proses molekuler yang mempengaruhi manusia dan kesehatannya. Beberapa menu yang disediakan oleh NCBI yang populer antara lain BLAST, Pubmed, Pubmed central, Gene, Genome, Nucleotide, Protein dan SNP.
            Salah satu menu yang disediakan oleh NCBI tersebut saya ambil sebagai contoh pembahasan yaitu Blast :

Blast

BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) merupakan suatu program untuk pencarian kemiripan sekuen (sequence similarity) dan merupakan alat dalam identifikasi gen dan karakter genetik. Blast dapat melakukan pencarian sekuen melalui perbandingan dengan database DNA dalam waktu singkat (kurang dari 15 detik).

Ada 5 program utama dalam BLAST, yaitu :

a.       nucleotide blast (blastn) : membandingkan suatu sekuen nukleotida meragukan (query sequence) yang kita miliki dengan database sekuen nukleotida.

b.       protein blast (blastp) : membandingkan suatu sekuen asam amino yang kita miliki dengan database sekuen protein.

c.       blastx : membandingkan produk translasi konsep 6‐frame sebuah sekuen nukleotida (translated nucleotide) yang kita miliki dengan database sekuen protein.

d.       tblastn : membandingkan suatu sekuen protein yang kita miliki dengan database sekuen nukleotida yang secara dinamis ditranslasi pada semua pembacaan 6 frame.

e.        tblastx : membandingkan suatu translasi 6 frame dari nukleotida.

Gambaran mengenai program Blast dapat dilihat pada gambar berikut ini :

                 

HOMOLOGI PROTEIN

Protein merupakan polipeptida yang tersusun atas asam amino. Sekuens asam amino dari masing‐masing protein ditentukan oleh gen yang meng‐kodenya. Gen ditranskripsi menjadi mRNA dan selanjutnya mRNA ditranslasikan menjadi protein oleh ribosom. Urutan basa yang berbeda pada mRNA akan menghasilkan asam amino yang berbeda. Beberapa organisme dapat memiliki jenis protein yang sama. Sebagai contoh, hormon insulin terdapat pada manusia, babi, sapi dan beberapa hewan mamalia lainnya. Fungsi insulin pada masing‐masing organisme tersebut adalah sama, yaitu mengubah glukosa menjadi glikogen sehingga kadar gula darah dapat terkontrol. Namun demikian, ternyata insulin pada masing‐masing organisme memiliki struktur primer yang berbeda karena adanya perbedaan beberapa sekuen asam amino.

Oleh sebab itu diperlukan penelitian mengenai homologi protein antar‐organisme sehinga dapat dibandingkan kemiripan asam amino yang menyusun protein. Melalui program blastp pada situs NCBI dapat dilakukan pencarian protein homolog dari berbagai macam organisme. Homologi bukan berarti sama persis, namun terdapat kemiripan antara satu dengan yang lainnya dengan persentase kemiripan tertentu. Untuk tujuan terapi, misalnya diinginkan suatu protein pengganti dari hewan tertentu, tentu akan dipilih protein yang memiliki persen kemiripan yang paling tinggi dengan protein yang kita miliki, sehingga diharapkan reaksi alergi tidak terjadi. Dalam bidang enzimologi, homologi protein diperlukan untuk mengetahui kemiripan sekuen asam amino suatu enzym yang dihasilkan oleh suatu organisme dibandingkan dengan organisme lain.

LANGKAH KERJA

a. Blastn

Blastn dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu sekuen nukleotida meragukan (query sequence) yang kita miliki dengan database nukleotida, sehingga output yang didapat berupa identitas nukleotida tersebut, antara lain nama gen dan spesies penghasil dari sekuen lengkapnya.

1.      Buka situs www.ncbi.nlm.nih.gov

2.      Pilih tool ”BLAST”, akan muncul tampilan pilihan program BLAST. Untuk mencari gen suatu sekuen nukleotida dari database nukleotida pilih ”nucleotide blast” (blastn).

3.      Setelah tampilan muncul, entri sekuen nukleotida (query) yang akan dicari; pilih setting pencarian dari database ”others” (jika belum diketahui spesiesnya); pilih program ”megablast”; klik ”BLAST” untuk memulai proses searching.

Pada latihan/contoh digunakan sekuen nukleotida DNA berikut ini :

ATGTTCCCTGAAAAGTTCCTTTGGGGTGTGGCACAATCGGGTTTTCAGTTTGAAATGGGGGATAAACTCA

GGAGGAATATTGACACTAACACTGATTGGTGGCACTGGGTAAGGGATAAGACAAATATAGAGAAAGGCCT

CGTTAGTGGAGATCTTCCCGAGGAGGGGATTAACAATTACGAGCTTTATGAGAAGGACCATGAGATTGCA

AGAAAGCTGGGTCTTAATGCTTACAGAATAGGCATAGAGTGGAGCAGAATATTCCCATGGCCAACGACAT

TTATTGATGTTGATTATAGCTATAATGAATCATATAACCTTATAGAAGATGTAAAGATCACCAAGGACAC

TTTGGAGGAGTTAGATGAGATCGCCAACAAGAGGGAGGTGGCCTACTATAGGTCAGTCATAAACAGCCTG

AGGAGCAAGGGGTTTAAGGTTATAGTTAATCTAAATCACTTCACCCTTCCATATTGGTTGCATGATCCCA

TTGAGGCTAGGGAGAGGGCGTTAACTAATAAGAGGAACGGCTGGGTTAAC

4.      Hasil searching / pencarian akan didapat tampilan seperti berikut :

5.      Hasil blast umumnya akan menghasilkan lebih dari satu sekuen yang bersesuaian. Pilih hasil dengan skor paling tinggi dan query coverage mendekati 100%.

6.      Klik “Accession” gen terpilih (hasil blastn) untuk keterangan lebih lanjut, (nucleotide origin dan CDS‐nya).

 

7.      Klik “Distance tree of results” Apabila ingin mengetahui phylogenetic tree antar sekuen yang didapatkan. Sebelum melakukan analisis ini, harus dipilih database sekuen yang akan dibandingkan.

b. Blastp

Blastp dapat digunakan untuk mencari protein homolog dari protein yang kita miliki.

1.      Buka situs www.ncbi.nlm.nih.gov

2.      Pilih tool ”BLAST”. Untuk mencari protein homolog dari query asam amino gunakan ”protein blast” (blastp)

3.      Setelah tampilan muncul, entri sekuen protein (query) yang akan dicari; pilih seting pencarian dari database (jika membatasi hanya ingin mencari pada spesies tertentu, ketik nama organisme); pilih program ”blastp”; klik ”BLAST” untuk memulai proses searching.

Pada latihan / contoh digunakan query sekuen protein berikut ini :

mfpekflwgv aqsgfqfemg dklrrnidtn tdwwhwvrdk tniekglvsg dlpeeginny

elyekdheia rklglnayri giewsrifpw pttfidvdys ynesynlied vkitkdtlee

ldeiankrev ayyrsvinsl rskgfkvivn lnhftlpywl hdpiearera ltnkrngwvn

prtviefaky aayiaykfgd ivdmwstfne pmvvvelgyl apysgfppgv lnpeaaklai

4.      Hasil searching akan didapat tampilan seperti berikut:

5.      Hasil blast akan menghasilkan lebih dari satu sekuen yang bersesuaian. Pilih hasil dengan skor paling tinggi. Dengan meng‐klik referensi akan didapat keterangan lebih lanjut tentang protein tersebut.

8.      Klik “Distance tree of results” pada bagian akhir apabila ingin mengetahui phylogenetic tree antar protein yang didapatkan. Sebelum melakukan analisis ini, harus dipilih database protein yang akan dibandingkan.

onee

iniii blog k2 akuuuu ...
semgaa aktf selaluuu.. hehehe