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Comunicação e Profissão TRABALHO



Ficha de Caracterização do Trabalho

Título: Bioinformática: O que é a Bioinformática

Resumo: Apresenta-se, de forma sintética, o que é a bioinformática. Para esse efeito, faz-se uma introdução com a história da bioinformática, seguida pela descrição dos principais ramos e estado da mesma no momento. Pensa-se que constituirá um auxiliar útil, para o leitor que pretenda descobrir o que realmente é a bioinformática.

URL: http://student.dei.uc.pt/~lcavadas/CP/Artigo2.doc

Data: 2 de Novembro de 2003

Esforço: 30 horas

Motivação: Interesse na área exposta.

Aprendizagem: Como funciona a área e as razões que levaram à criação da mesma.

Conteúdos: Aprendi que existe, e o que é a actividade pacemaker.

Processos: Não aprendi procedimentos nem comportamentos.

Futuro: Pretendo experimentar área, pois demonstra ser bastante interessante.

Sequência: Fazer uma análise mais profunda ao tema que se ache pouco explicito.

BIOINFORMÁTICA:
O QUE É A BIOINFORMÁTICA

por Luís Serralheiro


Sumário. Apresenta-se, de forma sintética, o que é a bioinformática. Para esse efeito, faz-se uma introdução com a história da bioinformática, seguida pela descrição dos principais ramos e estado da mesma no momento. Pensa-se que constituirá um auxiliar útil, para o leitor que pretenda descobrir o que realmente é a bioinformática.

Palavras chave. Bioinformática.


1. Introdução

Uma das consequências da descoberta de que o DNA é estruturado como hélice dupla, por Watson e Crick em 1953 é a bioinformática. A bioinformática é a união do computador à biologia molecular. Este campo é relativamente recente, pois à dez anos atrás, nem sequer tinha um termo próprio. O aparecimento desta área apenas foi reconhecido em 1995, com a publicação do genoma de uma bactéria.

Tendo sido o computador criado na década de 1940, e a estrutura do DNA descoberta em 1953, pode parecer estranho a razão pela qual a bioinformática não surgiu mais cedo. Apesar de ter sido descoberta em 1953, a estrutura do DNA não era “legível”, usando uma frase de João Carlos Setúbal, “Foi como se tivéssemos descoberto o alfabeto para escrever o ‘livro da vida’, mas as ‘palavras desse livro estavam com letrinhas tão pequenas que não conseguíamos lê-las.”. Foi necessário esperar até à década de 1980 para que as tais “letrinhas” fossem legíveis. Foi também necessário uma evolução da informática, os computadores são capazes de armazenar cada vez mais informação e processá-la cada vez mais rapidamente a custos cada vez menores. Se porventura os avanços da biologia tivessem sido mais rápidos, não seria possível analisar os dados obtidos, pois até à década de 1990, os computadores não tinham capacidade suficiente.

Este artigo tem como objectivo dar a conhecer a área de bioinformática. Para tal foi dividido em cinco capítulos. Um primeiro que apresenta os ramos da bioinformática. Um segundo e terceiro capítulos que explicam mais detalhadamente os dois ramos da bioinformática. Um quarto que pretende mostrar em que estado se encontra a bioinformática. O último capítulo pretende elucidar sobre qual é o futuro da bioinformática.

O artigo tem como público-alvo a população em geral, pelo qual, a linguagem é sempre pouco técnica.

2. Ramos da Bioinformática

A biologia computacional (outro nome para a bioinformática) tem dois ramos distintos, um de descoberta de conhecimentos, ou data-mining, que extrai padrões ocultos nos muitos dados das muitas experiências já realizadas, criando como resultado hipóteses. O segundo ramo é a análise de simulações, que testam hipóteses em in silico., fornecendo previsões para serem testadas em experiências in vitro e in vivo.

3. Descoberta de Conhecimentos

Este ramo da bioinformática é o mais antigo, se assim o pode chamar. A primeira grande descoberta na década passada foi a introdução da ferramenta de procura rápida de sequências em bases de dados chamada BLAST. Esta ferramenta de pesquisa era não só mais eficiente que a ferramenta FASTA, desenvolvida no final da década de 1980, como era baseada em diferentes princípios. Uma pesquisa a bases de dados implica a comparação da sequência pretendida com todas as sequências contidas na base de dados.

Enquanto a ferramenta FASTA usa optimizações de combinatória, a BLAST usa matemática estatística e intuição humana. Por exemplo, se nós (humanos) fossemos comparar duas sequencias “a olho nu”, não iríamos comparar com todas as sequências disponíveis, mas sim apenas com aquelas que apresentassem um padrão semelhante ao que estávamos a pesquisar.

4. Simulação

Em contraste com a descoberta de conhecimentos, a simulação tenta prever a dinâmica dos sistemas para que a validade das hipóteses seja testada. Os comportamentos detalhados dos modelos computacionais são primeiro comparados com as observações experimentais. Inconsistência nesta fase significa que as crenças que representam o nosso conhecimento sobre o sistema considerado são no mínimo incompletas. Os modelos que “sobrevivem” à validação inicial podem então fazer previsões mais tarde testadas experimentalmente.

Onde deve a modelação começar? Será que devemos começar com as moléculas individuais e computar exaustivamente as suas interacções? Já existe um “computador” que o faz: o próprio corpo. Mas surgem problemas ao tentar copiar a natureza completamente. Mesmo que se conseguisse, o resultado não seria um verdadeiro modelo. Um modelo é uma representação parcial, cujo objectivo é a explicação, mostrar que características de um sistema são necessárias e suficientes para o compreender. Assim, embora tentássemos compreender o ritmo cardíaco como interacções dos poucos milhares de tipos de proteínas existentes em qualquer célula, podemos de facto querer saber mais sobre a actividade pacemaker (actividade constante e rítmica do coração) através da interacção de cerca de uma dúzia de tipos de proteínas.

5. Bioinformática hoje em dia

Embora a bioinformática tradicional tenha sido largamente usada para análise de genomas, a aproximação por simulação tem recebido relativamente pouca atenção. Tal está neste momento a mudar. A biologia molecular experimental de hoje em dia já produz dados suficientes para suportar investigação sobre simulação em sistemas informáticos.

Ao mesmo tempo, avanços substanciais no poder do software e hardware, permitiram a criação e análise de modelos biológicos razoavelmente realísticos. Existem ainda falhas por resolver, mas a análise e modelação computacional já fornece previsões correctas.

6. Conclusões

Pretendeu-se que este trabalho proporcionasse, de forma sintética mas objectiva e estruturante, uma familiarização com a bioinformática. Para satisfazer este objectivo, optou-se por uma introdução com a história da bioinformática, seguida pela desccrição dos principais ramos e estado da mesma no momento. Pensa-se que o resultado obtido satisfaz os requisitos de objectividade e pequena dimensão que pretendia atingir. Pensa-se também que constituirá um auxiliar útil, para o leitor que pretenda descobrir o que realmente é a bioinformática.

Agradecimentos

O autor agradece ao seu amigo e biólogo João Duarte pelas suas explicações e angariação de fontes relacionadas com o assunto do artigo.



Referências

  1. Computational systems biology Hiroaki Kitano http://www.nature.com

  2. The Rise of computational biology Denis Noble http://www.nature.com

  3. Bioinformatics goes back to the future Crispin J. Miller , Teresa K. Attwood http://www.nature.com

  4. Bioinformatics in the post-sequence era Minoru Kanehisa , Peer Bork http://www.nature.com

  5. Bioinformatics Airis Persidis http://www.nature.com

  6. What is Bioinformatics? Weizmann Institute http://bioinformatics.weizmann.ac.il/cards/bioinfo_intro.html

  7. A Origem e o Sentido da Bioinformática João Carlos Setúbal http://www.comciencia.br/reportagens/bioinformatica/bio10.shtml

  8. Bioinformatics http://elcapitan.ucsd.edu/bild94/

  9. Bioinformatics http://post.queensu.ca/~forsdyke/bioinfor.htm

  10. Baldi, Pierre & Brunak, Soren (1998) Bioinformatics: The Machine Learning Approach, The MIT Press Cambridge, Massachusetts London, England




Departamento de Engenharia Informática, Universidade de Coimbra 2003/2004





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