Биоинформатика: как вычисления помогут лечить болезни

В Университете ИТМО прошел научно-практический семинар, посвященный анализу структуры белков и определению их функций. О вопросах биоинформатики и способах решения возникающих перед наукой задач рассказали эксперты и проректоры Национального центра научных исследований Франции (CNRS).

С лекцией о реконструкции и датировке наследственных биологических свойств и событий выступил директор Института вычислительной биологии CNRS и директор Центра биоинформатики, биостатистики и интегративной биологии в Институте Пастера Оливье Гаскуэль. Заведующий лабораторией транскрипционного контроля развития и морфогенеза хордовых CNRS Патрик Лемэр продемонстрировал визуализацию деления клеток: на примере эмбрионов морских беспозвоночных ученый показал, какая обработка необходима для автоматизации этого процесса. В свою очередь, глава лаборатории методов и алгоритмов в биоинформатике Лоран Брехелан рассказал о методах идентификации белковых доменов. По его словам, данный элемент белковой структуры играет важную роль в определении функций высокомолекулярных органических веществ.

«35% белков с одним одинаковым доменом выполняют одни и те же функции. Если схожих доменов два, соотношение вырастает до 80%, а в случае одинаковой доменной структуры функции совпадают у 90% белков», – отмечает исследователь.

123 Важность определения функций белка объясняет заведующий лабораторией структурной биоинформатики и молекулярного моделирования CNRS и руководитель Научно-исследовательского института «Биоинженерия» Университета ИТМО Андрей Каява. По его словам, в ходе определения последовательностей (секвенирования белка) ученые получают текстовую информацию, однако для определения назначения белка такой «расшифровки» недостаточно.

«Функции белка определяют не только аминокислотные последовательности, а в первую очередь его пространственная структура, – подчеркивает ученый. – Понимание структуры и функций белков может помочь нам восстановить целостную картину того, что происходит у нас в организме».

Эксперт рассказывает, что секвенирование геномов закладывает принципы персональной медицины. Например, секвенирование определенных белков поможет узнать, насколько пациент может быть подвержен болезням Альцгеймера, Паркинсона, синдрому Хантингтона и другим нейродегенеративным заболеваниям. В то же время объем данных для анализа растет быстрее, чем возможности ученых их обработать. Наращивание вычислительных мощностей компьютеров задачу не решает: остается открытым вопрос программного обеспечения этого анализа.

«В процессе обработки данных нужно понять, что от них требуется получить, определить список решаемых задач, вопросов, ответы на которые необходимо узнать. Кроме того, нужно создать программы и алгоритмы, которые будут давать эти ответы в автоматическом режиме, – отмечает Андрей Каява. – Зачастую используется ручной анализ данных, но если автоматизировать процесс, то можно увеличить скорость обработки и успеть за темпами наращивания информации».

По мнению Андрея Каява, в биологической науке в последние годы произошли значительные изменения: наряду с узкой специализацией, когда детально исследуются отдельные белки, теперь ученые строят гипотезы и совершают открытия, основанные на обработке больших массивов информации. Кроме того, биоинформатика перестала быть дополнением к экспериментальной биологии и стала самодостаточной дисциплиной.

Отметим, что семинар был организован в рамках международной деятельности Научно-исследовательского института «Биоинженерия» Университета ИТМО.

 Пресс-служба Университета ИТМО

Архив по годам: