Biyoenformatik Veri Tabanları Nelerdir?

Biyoenformatik Nedir?

Günümüzde kanser, genetik hastalıklar ve bir çok hastalığın,en önemlisi de gündemdeki pandemiye (salgın hastalık) sebep olan covid_19’un RNA diziliminin analiz edilmesindeki süreçleri hızlandırıp kolaylık sağladı. Analiz edildikten sonra tanı ve tedavi yöntemlerini oldukça hızlandırdı. Biyoenformatik laboratuarda yapılan biyolojik çalışmalar sonrası biriken biyolojik bilgilerin incelenmesi ve bu bilgilerin analiz edilip düzenlenmesi, elde edilen verilerin saklanması ve görselleştirilmesidir. Bilgiler analiz edilip düzenlendikten sonra bilgisayar yazılımları ve istatistiksel yöntemler kullanılarak anlamlandırılır. Anlamlandırılmış veri ağına ulaşmanın hızlı ve güncel yolu bir bilgisayar programı olan veri tabanlarıdır.

Veri tabanları: verilerin saklanması , depo edilmesi, etkin bir şekilde organizasyonu ve veri ağına erişimi sağlar. Bu multidisipliner bilim dalı 2000 yılında yapılan insan genom projesi ile daha fazla önem kazanmıştır. İnsan genom projesi insanın DNA ‘sındaki  20.000 genin açıklanması ve 3 milyar kimyasal baz çiftinin belirlenmesidir.Proje ile birlikte biyoenformatik ve biyoenformatik araçların önemi ortaya  çıkmıştır. Biyoenformatik bilim dalı genellikle  işlediği veri tipi genetik veri , genlerin işlevi  ve genlerin birbirleri arasındaki etkileşimleridir. Aynı zamanda proteinin 3 boyutlu yapıları, protein dizilimleri gibi bir çok konuyu da bünyesinde barındırır. Biyolojik veriler ışığında deneysel kombinasyonlar geliştirerek laboratuarda senelerce sürecek çalışmaları biyoenformatik uygulamalar daha az sürede yapar. Tıpta sağlıklı ve hasta insanların gen ifade analizleri  sonucunda hastalıklı genlerin tespiti ve bu genlere uygulanacak tedavi yöntemleri, ilaç geliştirilmesi gibi bir çok konuda da görev üstlenmektedir.

[ads2]

Referans alınan veri birikimini toplayan ve kullanıma sunan çevrimiçi veri tabanları vardır.

Nükleotid dizilimlerle ilgili veri tabanları

• DNA
• EMBL
• NCBI (Gen Bank)

Proteinlerle ilgili veri tabanları

• UniProt
• PBD
• PIR
• PRF

Genetik hastalıklarla ilgili veri tabanları

• OMIM

Biyokimyasal yollarla ilgili veri tabanları

• Pathway
• Gene ontology

Birincil tasarım veri tabanları (primer,prob dizayn)

• IDT

Analizlerle ilgili araçlar

• Biomart
• Clustal omega
• BLAST

Biyoenformatiğin Amaçları Ve Uygulama Alanları

Biyoenformatiğin temel amaçlarından biri genom sekansı verilen bir organizmanın genetik kodları ile ilgili yapı ve işleyişinin anlaşılması ve kalitesinin arttırılmasıdır. Biyoenformatik bu amaçla fazlasıyla istatistiksel hesaplama yöntemlerinden yararlanır. Örnek verilecek olursa genetik kodların birbiri arasındaki ilişkilerinin analizi ve yorumlanmasında görevlidir. Uygulama  alanlarına gelecek olursak homoloji araştırmaları, rasyonel ilaç tasarımı ve buna benzer bir çok alanda hizmet vermektedir. Özellikle hedefe yönelik ilaç tasarımlarında hedefin yapısı bilinir ve hedefe yönelik hareket edilir. Hedefe yönelik ilaç tasarımında docking yöntemin de molekül reseptör ceplerine yerleştirilir ve yeni moleküller tasarlanmış olur.

[ads2]

Rasyonel İlaç Geliştirme Nedir?

İlaç sektörü bilindiği üzere çok maliyetli bunun yanı sıra süre ve emek isteyen bir sektördür. İlaç ham maddeleri özellikle zor bulunan ve organik senteze dayanan pahalı molekülleri, daha etkili bileşikler üretmek ya da daha az toksik madde içeren ilaç için şuan elimizdeki üst düzey teknololojiyle birlikte var olan ilaçlardan ya da sentezlenmiş molekülleri kullanarak ve 3 boyutlu yapılar oluşturularak farklı kombinasyonlarla istatistiksel hesaplama yöntemleri ve bilgisayar yazılımları ile in silico ortamda yeni ilaçların dizaynıdır. Kısaca açıklamak gerekirse bilgisayar destekli ilaç tasarımı da denebilir.

[ads2]

Bilgisayar destekli ilacın etken maddesi tasarımını iki ana gruba ayırabiliriz.

• Hedef: Resöpterler , enzimler , nükleik asitler, taşıyıcı sistemler, hücre çoğalması, protein sentezi
• Efektör madde: Hedefin etkide bulunduğu yüzeyde bulunan  madde, hedefi olumlu veya olumsuz etkileyen içsel maddeler ve ilaçlar

[ads2]

Bu teknoloji daha çok verimlilik hem de üretken olasılıklar sağlar. Rasyonel ilaç tasarımında kilit noktalarından biri kombine edeceğimiz molekül veya elde var olan ilacın 3 boyutlu yapısı hakkında bilgi sahibi olmamız gerekmektedir. Bu 3 boyutlu dinamik yapıların analiz edilmesinde kullanılan başlıca yöntemler x- ışınları kristalografi , nmr ve benzeri yöntemler kullanılır. Çalışmalardan gelen verileri depolamak ,analiz etmek, görselleştirmek yine biyoenformatik araçlar olan veri tabanlarının işidir.Veri tabanına örnek olarak ”Protein Data Bank” üzerinden gidersek aday olarak seçilen ilacın proteinin hangi bölgesine bağlanacağı , hangi bölgelerde aktif olduğu , hangi bölgelerle etkileşim halinde olacağı bu veri tabanları yardımıyla in silico olarak dizayn edilir. Molekül tasarımı oluşturulduğunda bu  moleküllerin biyokimyaları ve karakteristik özellikleri araştırıldığında in vivo , in vitro çalışmalar olumlu sonuçlar verdikten sonra yeni ilaçlar geliştirilmiş olur.