生物信息学概况

第2节　生物信息学概况

伴随着基因组研究，相关信息出现了爆炸性增长，迫切需要对海量的生物学信息进行处理。自1995年科学家破译了全长为180万核苷酸的嗜血流感杆菌基因组以来，到目前已有大约60个微生物和若干真核生物如酵母、线虫、果蝇、拟南芥的完整基因组完成测序。至2001年的春天，科学家又公布了人类基因组的绝大部分序列，即人类基因组的工作草图。如何读懂基因组数据是个极大的难题。随着电子计算机芯片对于数字处理能力的增长，计算机能够有效地管理和运行海量数据，新的分析理论、方法、技术、工具的发展，使得生命科学对计算技术的依赖越来越强。

由于当前生物信息学发展的主要推动力来自分子生物学，生物信息学的研究主要集中于核苷酸和氨基酸序列的存储、分类、检索和分析等方面，所以目前生物信息学可以狭义地定义为：将计算机科学和数学应用于生物大分子信息的获取、加工、存储、分类、检索与分析，以达到理解这些生物大分子信息的生物学意义的交叉学科。目前生物信息学的主要研究课题如下。

（1）生物信息的收集、存储、管理与提供。

（2）基因组序列信息的提取和分析。包括：基因的发现与鉴定，如利用国际EST数据库（dbEST）和各自实验室测定的相应数据，经过大规模并行计算发现新基因和新SNPs以及各种功能位点；基因组中非编码区的信息结构分析；模式生物完整基因组的比较研究；基因组信息与生物进化关系等。

（3）功能基因组相关信息分析。如与基因组信息相关的核酸、蛋白质空间结构的预测和模拟，以及蛋白质功能预测的研究等。

（4）生物大分子结构模拟和药物设计。

（5）生物信息分析的技术与方法研究。例如：开发有效的能支持大尺度作图与测序需要的软件、数据库以及若干数据库工具；改进现有的理论分析方法；建立生物大分子空间结构模拟、电子结构模拟和药物设计的新方法与新技术等。

（6）应用与发展研究。汇集与疾病相关的人类基因信息，开发患者样品序列信息检测技术和基于序列信息选择表达载体、引物的技术，建立与动植物良种繁育相关的数据库以及与大分子设计和药物设计相关的数据库。