芻議生物信息學研究的現狀及發展趨勢

蔡依嫻 湖南省長沙市南雅中學

芻議生物信息學研究的現狀及發展趨勢

蔡依嫻 湖南省長沙市南雅中學

隨著科學技術的發展以及后基因時代的到來，生物信息學成為了一個廣泛關注且熱門的研究領域，其中包含了生命、計算機以及數學科學。將其使用在藥業行業中，能夠產生巨大作用。本文就對生物信息學研究的現狀進行分析，在此基礎上對其未來的發展趨勢進行展望。

生物信息 研究現狀 發展趨勢

1 生物信息學研究的現狀

1.1 生物信息學研究內容

生物信息學習是一個建設在對DNA與蛋白質序列比較基礎上的學科，其主要是為了發現進化聯系，并在此基礎上將功能進行標注。自生物信息學出現以來，其經歷了前基因、基因組以及后基因時代三個發展部分，當前就是后基因組時代。在前基時代中是對生物數據庫進行建設以及檢索平臺的研究，還有則是對DNA于蛋白質的序列分析。在基因時代中則是對基因進行認知與發現、網絡數據庫的建設以及互動界面工具的研究。在當前的后基因時代中，其主要的研究內容是經營組學、比較基因和蛋白質等相關的組學，主要體現在對大規模基因組和蛋白質組進行分析。在當前的生物信息學研究中，其主要的內容已轉變到大規模的數據整合以及可視化方面，并且對基因組學和代謝網絡進行分析。在后基因時代中，生物性學依次和功能基因組、蛋白質組以及結構基因組等相關的領域相結合，成為了當前系統生物學中最為關鍵的研究基礎。

1.2 生物信息學發展現狀

生物信息學是一門新興的學科，其關鍵特點是在信息量逐漸增長的情況下，根據網絡數據庫的算法以及分析軟件構建的生物信息學。隨著國際互聯網和計算機技術的成熟，以此讓大規模的數據處理和傳輸加快實現，這樣也促使網絡生物信息學數據庫與軟件的發展。生物信息學各類數據庫幾乎覆蓋了生命科學的各個領域。生物信息數據庫是按照源頭分成了原始數據庫、衍生和集成數據庫；而按內容則可以分成核酸序列、蛋白質序列、文獻等相關的數據庫。在當前時代中，多樣化的生物信息數據包含了生命科學的各項領域，存在的生物學數據庫已經將近600多種。日本的DNA數據庫與歐洲的分子生物學數據庫是當前國際上常用的核苷序列數據庫，而我國在時代的發展中也相繼地建設了相應的生物信息研究中心。目前在北京大學中已建設了將近70多種分子生物鏡像系統與數據庫，清華大學的蛋白質結構模擬和天津大學的DNA序列分析在國際上處于領先水平，這些都促使了我國生物信息學研究水平的逐漸提升。

2 生物信息學發展趨勢

當前的時代是生命科學的時代，同時也是信息快速發展的時代。在人類基因組計劃各個任務都相繼完成的情況下，相關的核酸和蛋白質序列數據呈現指數增長的趨勢。而在大量復雜的數據情況下，使用計算機技術能夠對相關數據進行有效的管理，并且能對其中的誤差進行精準控制。而在后基因時代中，生物信息學呈現出了以下的發展趨勢。

2.1 功能基因組信息研究趨勢

在后基因時代中，生物信息研究的重點放在了功能基因組信息的研究中。其具體研究內容不但包含了基因查詢以及同源分析，并且還包含和基因與基因組功能的分析方面。主要體現在把已知基因序列和功能進行一起研究。就以一般克隆為基礎的基因分離來說，功能基因的體現就是在此基礎上，對序列分析和功能分析的基因分離。在單個基因致病原理的研究上往多個基因致病原理進行研究，還有則是在組織和組織之間進行比較，對功能基因組與蛋白質進行研究。例如鐮狀血紅細胞疾病來源于蛋白質晶體的缺陷，老年癡呆癥與瘋牛病來源于蛋白質結構錯誤等。還有則是將不同發育過程進行比較等相關方面。如陳家倫教授領銜研究的“人下丘腦—垂體—腎上腺軸基因表達譜研究及其新基因全長cDNA的克隆”,在國際上第一次通過大規模表達序列標簽的測定,獲得人下丘腦—垂體—腎上腺軸這一神經內分泌重要系統基因表達譜,并且還從中成功克隆了200條新基因。

2.2 網絡數據庫和算法的發展趨向

在這方面主要是發展成為集成生物數據倉庫還有則是聯邦數據庫技術。其主要是為了將分散甚至于混亂的生物學數據庫在共識標準下進行整理，進而建設完整并且有序的數據庫體系，建設不同生物學數據之間的聯系，以此便于數據挖掘查詢工作。還有則是發展整合功能基因組數據分析軟件，功能較為單一的生物信息處理軟件不再是當前主要的研究方向，而是要研發將大類算法和分析軟件整合在一起的軟件系統，以此保障系統的分析功能，在此基礎上達到大規模功能基因數據分析的需要。最后就是要研發生物學文獻信息管理以及搜索功能，探究怎樣在大量的文獻資料中查詢關鍵信息。在這個過程中對知識進行高質量而精準的發現，這也是生物信息學未來主要的發展趨勢。

3 結束語

目前國際上對生物信息學的研究層次尚淺，仍處于積極探索的階段，但從中不難窺探其對人類社會運行極其重要的影響和巨大的制藥產業利益。我國學者也看到了生物信息學所帶來的契機，專門為生物信息學在我國的發展而組織了各大國際會議，為在世界生物信息學的前沿陣地沖刺的年輕學者們指明方向。生物信息學就是生物的一門衍生學科，其能夠為人類的基因計劃作出巨大貢獻，對其的研究現狀和發展趨勢進行了解，有利于我們對生物知識的學習與理解。

[1]徐培杰.生物信息學研究現狀[J].科技信息,2013(10):268-269.

[2]趙屹,谷瑞升,杜生明.生物信息學研究現狀及發展趨勢[J].醫學信息學雜志, 2012,33(5):2-6.