Вычислительная геномика

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

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 . 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 .

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 . Впервые в научной литературе этот термин, согласно MEDLINE, был использован одним годом ранее (в журнале Nucleic Acids Research ).