刍议生物信息学研究的现状及发展趋势

蔡依娴 湖南省长沙市南雅中学

刍议生物信息学研究的现状及发展趋势

蔡依娴 湖南省长沙市南雅中学

随着科学技术的发展以及后基因时代的到来，生物信息学成为了一个广泛关注且热门的研究领域，其中包含了生命、计算机以及数学科学。将其使用在药业行业中，能够产生巨大作用。本文就对生物信息学研究的现状进行分析，在此基础上对其未来的发展趋势进行展望。

生物信息 研究现状 发展趋势

1 生物信息学研究的现状

1.1 生物信息学研究内容

生物信息学习是一个建设在对DNA与蛋白质序列比较基础上的学科，其主要是为了发现进化联系，并在此基础上将功能进行标注。自生物信息学出现以来，其经历了前基因、基因组以及后基因时代三个发展部分，当前就是后基因组时代。在前基时代中是对生物数据库进行建设以及检索平台的研究，还有则是对DNA于蛋白质的序列分析。在基因时代中则是对基因进行认知与发现、网络数据库的建设以及互动界面工具的研究。在当前的后基因时代中，其主要的研究内容是经营组学、比较基因和蛋白质等相关的组学，主要体现在对大规模基因组和蛋白质组进行分析。在当前的生物信息学研究中，其主要的内容已转变到大规模的数据整合以及可视化方面，并且对基因组学和代谢网络进行分析。在后基因时代中，生物性学依次和功能基因组、蛋白质组以及结构基因组等相关的领域相结合，成为了当前系统生物学中最为关键的研究基础。

1.2 生物信息学发展现状

生物信息学是一门新兴的学科，其关键特点是在信息量逐渐增长的情况下，根据网络数据库的算法以及分析软件构建的生物信息学。随着国际互联网和计算机技术的成熟，以此让大规模的数据处理和传输加快实现，这样也促使网络生物信息学数据库与软件的发展。生物信息学各类数据库几乎覆盖了生命科学的各个领域。生物信息数据库是按照源头分成了原始数据库、衍生和集成数据库；而按内容则可以分成核酸序列、蛋白质序列、文献等相关的数据库。在当前时代中，多样化的生物信息数据包含了生命科学的各项领域，存在的生物学数据库已经将近600多种。日本的DNA数据库与欧洲的分子生物学数据库是当前国际上常用的核苷序列数据库，而我国在时代的发展中也相继地建设了相应的生物信息研究中心。目前在北京大学中已建设了将近70多种分子生物镜像系统与数据库，清华大学的蛋白质结构模拟和天津大学的DNA序列分析在国际上处于领先水平，这些都促使了我国生物信息学研究水平的逐渐提升。

2 生物信息学发展趋势

当前的时代是生命科学的时代，同时也是信息快速发展的时代。在人类基因组计划各个任务都相继完成的情况下，相关的核酸和蛋白质序列数据呈现指数增长的趋势。而在大量复杂的数据情况下，使用计算机技术能够对相关数据进行有效的管理，并且能对其中的误差进行精准控制。而在后基因时代中，生物信息学呈现出了以下的发展趋势。

2.1 功能基因组信息研究趋势

在后基因时代中，生物信息研究的重点放在了功能基因组信息的研究中。其具体研究内容不但包含了基因查询以及同源分析，并且还包含和基因与基因组功能的分析方面。主要体现在把已知基因序列和功能进行一起研究。就以一般克隆为基础的基因分离来说，功能基因的体现就是在此基础上，对序列分析和功能分析的基因分离。在单个基因致病原理的研究上往多个基因致病原理进行研究，还有则是在组织和组织之间进行比较，对功能基因组与蛋白质进行研究。例如镰状血红细胞疾病来源于蛋白质晶体的缺陷，老年痴呆症与疯牛病来源于蛋白质结构错误等。还有则是将不同发育过程进行比较等相关方面。如陈家伦教授领衔研究的“人下丘脑—垂体—肾上腺轴基因表达谱研究及其新基因全长cDNA的克隆”,在国际上第一次通过大规模表达序列标签的测定,获得人下丘脑—垂体—肾上腺轴这一神经内分泌重要系统基因表达谱,并且还从中成功克隆了200条新基因。

2.2 网络数据库和算法的发展趋向

在这方面主要是发展成为集成生物数据仓库还有则是联邦数据库技术。其主要是为了将分散甚至于混乱的生物学数据库在共识标准下进行整理，进而建设完整并且有序的数据库体系，建设不同生物学数据之间的联系，以此便于数据挖掘查询工作。还有则是发展整合功能基因组数据分析软件，功能较为单一的生物信息处理软件不再是当前主要的研究方向，而是要研发将大类算法和分析软件整合在一起的软件系统，以此保障系统的分析功能，在此基础上达到大规模功能基因数据分析的需要。最后就是要研发生物学文献信息管理以及搜索功能，探究怎样在大量的文献资料中查询关键信息。在这个过程中对知识进行高质量而精准的发现，这也是生物信息学未来主要的发展趋势。

3 结束语

目前国际上对生物信息学的研究层次尚浅，仍处于积极探索的阶段，但从中不难窥探其对人类社会运行极其重要的影响和巨大的制药产业利益。我国学者也看到了生物信息学所带来的契机，专门为生物信息学在我国的发展而组织了各大国际会议，为在世界生物信息学的前沿阵地冲刺的年轻学者们指明方向。生物信息学就是生物的一门衍生学科，其能够为人类的基因计划作出巨大贡献，对其的研究现状和发展趋势进行了解，有利于我们对生物知识的学习与理解。

[1]徐培杰.生物信息学研究现状[J].科技信息,2013(10):268-269.

[2]赵屹,谷瑞升,杜生明.生物信息学研究现状及发展趋势[J].医学信息学杂志, 2012,33(5):2-6.