Bioinformatika : Perkembangan Ilmu Terkait Dan Penerapannya

Bioinformatika

Aplikasi TI dalam bidang biologi molekul telah melahirkan bidang studi baru yang disebut bioinformatika. Bioinformatika merupakan kajian yang memadukan disiplin biologi molekul, matematika dan teknik informasi (TI). Ilmu ini didefinisikan sebagai aplikasi dari alat komputasi dan analisa untuk menangkap dan menginterpretasikan data-data biologi molekul. Mula-mula bidang kajian ini muncul atas inisiatif para ahli biologi molekul dan ahli statistik, berdasarkan pola pikir bahwa semua gejala yang ada di alam ini bisa dibuat secara artificial melalui simulasi dari data-data yang ada. Pada bidang bioinformatika, data-data atau tindak-tanduk gejala genetika menjadi inti pembentukan simulasi. Kajian ini semakin penting, sebab perkembangannya telah mendorong kemajuan bioteknologi disatu sisi, dan pada sisi lain memberi efek domino pada bidang kedokteran, farmasi, lingkungan dan lainnya. Pada saat ini, bioinformatika mempunyai peranan yang sangat penting, diantaranya adalah untuk manajemen data-data biologi molekul, terutama sekuen DNA dan informasi genetika. Perangkat utama bioinformatika adalah software dan didukung oleh kesediaan internet.

Sejarah Bioinformatika

Kelahiran bioinformatika modern tak lepas dari perkembangan bioteknologi di era tahun 70-an, dimana seorang ilmuwan AS melakukan inovasi dalam mengembangkan teknologi DNA rekombinan. Berkat penemuan ini lahirlah perusahaan bioteknologi pertama di dunia, yaitu Genentech di Amerika yang kemudian memproduksi protein hormon insulin dalam bakteri yang dibutuhkan penderita diabetes. Selama ini insulin hanya bisa didapatkan dalam jumlah sangat terbatas dari organ pankreas sapi. Bioteknologi modern ditandai dengan kemampuan pada manipulasi DNA. Rantai atau sekuen DNA yang mengkode protein disebut gen. Gen ditranskripsikan menjadi mRNA, kemudian mRNA ditranslasikan menjadi protein. Protein sebagai produk akhir bertugas menunjang seluruh proses kehidupan, antara lain sebagai katalis reaksi biokimia dalam tubuh (disebut enzim), berperan serta dalam sistem pertahanan tubuh melawan virus, parasit dan lain-lain (disebut antibodi), menyusun struktur tubuh dari ujung kaki (otot terbentuk dari protein actin, myosin, dan sebagainya) sampai ujung rambut (rambut tersusun dari protein keratin), dan lain-lain. Arus informasi DNA, RNA, dan Protein inilah yang disebut sentral dogma dalam biologi molekul. Desakan kebutuhan untuk mengumpulkan, menyimpan dan menganalisa data-data biologis dari database DNA, RNA maupun protein inilah yang semakin memacu perkembangan kajian bioinformatika.

Pengertian Bioinformatika

Secara umum, bioinformatika dapat digambarkan sebagai segala bentuk penggunaan komputer dalam menangani informasi-informasi biologi. Dalam prakteknya, definisi yang digunakan oleh kebanyakan orang bersifat lebih terperinci. Bioinformatika menurut kebanyakan orang adalah satu sinonim dari komputasi biologi molekul (penggunaan komputer dalam menandai karakterisasi dari komponen-komponen molekul dari makhluk hidup). Pengertian bioinformatika itu sendiri dibagi menjadi 2 jenis yaitu bioinformatika “klasik” dan bioinformatika”baru”.

1. Bioinformatika "klasik"

Sebagian besar ahli biologi mengistilahkan mereka sedang melakukan bioinformatika ketika mereka sedang menggunakan komputer untuk menyimpan, melihat atau mengambil data, menganalisa atau memprediksi komposisi atau struktur dari biomolekul. Ketika kemampuan komputer menjadi semakin tinggi maka proses yang dilakukan dalam bioinformatika dapat ditambah dengan melakukan simulasi. Yang termasuk biomolekul diantaranya adalah materi genetik dari manusia (asam nukleat) dan produk dari gen manusia, yaitu protein. Hal-hal diataslah yang merupakan bahasan utama dari bioinformatika "klasik", terutama yang berurusan dengan analisis sekuen (sequence analysis).

2. Bioinformatika “baru”

Salah satu pencapaian besar dalam metode bioinformatika adalah selesainya proyek pemetaan genom manusia (Human Genome Project). Selesainya proyek raksasa tersebut menyebabkan bentuk dan prioritas dari riset dan penerapan bioinformatika berubah. Secara umum dapat dikatakan bahwa proyek tersebut membawa perubahan besar pada sistem hidup kita, sehingga sering disebutkan (terutama oleh ahli biologi) bahwa kita saat ini berada di masa pascagenom. Apa yang disebut orang sebagai research informatics atau medical informatics, manajemen dari semua data eksperimen biomedik yang berkaitan dengan molekul atau pasien tertentu (mulai dari spektroskop massal, hingga ke efek samping klinis) akan berubah dari semula hanya merupakan kepentingan bagi mereka yang bekerja di perusahaan obat-obatan dan bagian TI Rumah Sakit akan menjadi jalur utama dari biologi molekul dan biologi sel, dan berubah jalur dari komersial dan klinikal ke arah akademis.

Dari uraian di atas terlihat bahwa bioinformatika sangat mempengaruhi kehidupan manusia, terutama untuk mencapai kehidupan yang lebih baik. Penggunaan komputer yang notabene merupakan salah satu keahlian utama dari orang yang bergerak dalam TI merupakan salah satu unsur utama dalam bioinformatika, baik dalam bioinformatika "klasik" maupun bioinformatika "baru".

Cabang-Cabang Yang Terkait Dengan Bioinformatika

Dari pengertian bioinformatika baik yang klasik maupun baru, terlihat banyak terdapat cabang-cabang disiplin ilmu yang terkait dengan bioinformatika (terutama karena bioinformatika itu sendiri merupakan suatu bidang interdisipliner). Hal tersebut menimbulkan banyak pilihan bagi orang yang ingin mendalami bioinformatika. Berikut ini adalah beberapa bidang yang terkait dengan bioinformatika :

1. Biophysics

Biologi molekul sendiri merupakan pengembangan yang lahir dari biophysics. Biophysics adalah sebuah bidang interdisipliner yang mengaplikasikan teknik-teknik dari ilmu fisika untuk memahami struktur dan fungsi biologi (British Biophysical Society). Secara langsung disiplin ilmu ini terkait dengan bioinformatika karena penggunaan teknik-teknik dari ilmu fisika untuk memahami struktur membutuhkan penggunaan TI.

2. Computational Biology

Computational biology merupakan bagian dari bioinformatika (dalam arti yang paling luas) yang paling dekat dengan bidang biologi umum klasik. Fokus dari computational biology adalah gerak evolusi, populasi, dan biologi teoritis daripada biomedis dalam molekul dan sel. Namun tidak semua dari computational biology merupakan bioinformatika.

3. Genomics

Genomics adalah bidang ilmu yang ada sebelum selesainya sekuen genom, kecuali dalam bentuk yang paling kasar. Genomics adalah setiap usaha untuk menganalisa atau membandingkan seluruh komplemen genetik dari satu spesies atau lebih. Secara logis tentu saja mungkin untuk membandingkan genom-genom dengan membandingkan kurang lebih suatu himpunan bagian dari gen di dalam genom yang representatif.

4. Mathematical Biology

Mathematical biology lebih mudah dibedakan dengan bioinformatika daripada computational biology dengan bioinformatika. Mathematical biology juga menangani masalah-masalah biologi, namun metode yang digunakan untuk menangani masalah tersebut tidak perlu secara numerik dan tidak perlu diimplementasikan dalam software maupun hardware.

5. Medical Informatics

Medical informatics lebih memperhatikan struktur dan algoritma untuk pengolahan data medis, dibandingkan dengan data itu sendiri. Disiplin ilmu ini, untuk alasan praktis, kemungkinan besar berkaitan dengan data-data yang didapatkan pada level biologi yang lebih "rumit" (yaitu informasi dari sistem-sistem superselular, tepat pada level populasi) di mana sebagian besar dari bioinformatika lebih memperhatikan informasi dari sistem dan struktur biomolekul dan selular.

Program-Program Bioinformatika

Bionformatika dapat dikerjakan dengan menggunakan program pencari sekuen (sequence search) seperti BLAST, program analisa sekuen (sequence analysis) seperti EMBOSS dan paket Staden, program prediksi struktur seperti THREADER atau PHD atau program imaging atau modelling seperti RasMol dan WHATIF.

Kesimpulan

Bioinformatika adalah teknologi pengumpulan, penyimpanan, analisis, interpretasi, penyebaran dan aplikasi dari data-data biologi molekul. Perangkat utama bioinformatika adalah software dan didukung oleh kesediaan internet dan server World Wide Web (WWW). Dengan bioinformatika, data-data yang dihasilkan dari proyek genom dapat disimpan dengan teratur dalam waktu yang singkat dengan tingkat akurasi yang tinggi serta sekaligus dianalisa dengan program-program yang dibuat untuk tujuan tertentu.

Bioinformatika merupakan suatu bidang interdisipliner, jadi bioinformatika tidak bisa berdiri sendiri dan harus didukung oleh disiplin ilmu lain yang mengakibatkan saling bantu dan saling menunjang sehingga bermanfaat untuk kepentingan manusia. Bidang yang terkait dengan bioinformatika antara lain adalah Biophysics, Computational Biology, Genomics, Mathematical Biology, dan Medical Informatics.

Sumber :

http://dshepurwanti.blogspot.com/2011/04/bioinformatika-perkembangan-ilmu.html

http://inilahjalanku.blogspot.com/2011/01/bioinformatika-dan-kegunaannya-untuk.html

http://kambing.ui.ac.id/bebas/v06/Kuliah/SistemOperasi/2003/50/Bioinformatika.pdf

http://muannastasyiithoh.wordpress.com/2011/04/10/bioinformatika/