Latar Belakang Sejarah
Penetrasi Teknologi Informasi (TI) dalam berbagai disiplin ilmu telah melipatgandakan perkembangan ilmu bersangkutan. Berbagai kajian baru bermunculan, sejalan dengan perkembangan TI itu sendiri dan disiplin ilmu yang didukungnya. Aplikasi TI dalam bidang biologi molekul telah melahirkan bidang Bioinformatika. Kajian ini semakin penting, sebab perkembangannya telah mendorong kemajuan bioteknologi di satu sisi, dan pada sisi lain memberi efek domino pada bidang kedokteran, farmasi, lingkungan dan lainnya.
Kajian baru Bioinformatika ini tak lepas dari perkembangan biologi molekul modern yang ditandai dengan kemampuan manusia untuk memahami genom, yaitu cetak biru informasi genetik yang menentukan sifat setiap makhluk hidup yang disandi dalam bentuk pita molekul DNA (asam deoksiribonukleat). Kemampuan untuk memahami dan memanipulasi kode genetik DNA ini sangat didukung oleh TI melalui perangkat perangkat keras maupun lunak. Hal ini bisa dilihat pada upaya Celera Genomics, perusahaan bioteknologi Amerika Serikat yang melakukan pembacaan sekuen genom manusia yang secara maksimal memanfaatkan TI sehingga bisa melakukan pekerjaannya dalam waktu yang singkat (hanya beberapa tahun), dibanding usaha konsorsium lembaga riset publik AS, Eropa, dan lain-lain, yang memakan waktu lebih dari 10 tahun.
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 AS, 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/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 -> Protein,inilah yang disebut sentral dogma dalam biologi molekul. Sekuen DNA satu organisme, yaitu pada sejenis virus yang memiliki kurang lebih 5.000 nukleotida/molekul DNA atau sekitar 11 gen, berhasil dibaca secara menyeluruh pada tahun 1977. Sekuen seluruh DNA manusia terdiri dari 3 milyar nukleotida yang menyusun 100.000 gen dapat dipetakan dalam waktu 3 tahun. Saat ini terdapat milyaran data nukleotida yang tersimpan dalam database DNA, GenBank di AS yang didirikan tahun 1982. Di Indonesia, ada Lembaga Biologi Molekul Eijkman yang terletak di Jakarta. Di sini kita bisa membaca sekuen sekitar 500 nukleotida hanya dengan membayar $15. Trend yang sama juga nampak pada database lain seperti database sekuen asam amino penyusun protein, database struktur 3D protein, dan sebagainya. Inovasi teknologi DNA chip yang dipelopori oleh perusahaan bioteknologi AS, Affymetrix di Silicon Valley telah mendorong munculnya database baru mengenai RNA.
Desakan kebutuhan untuk mengumpulkan, menyimpan dan menganalisa data-data biologis dari database DNA, RNA maupun protein inilah yang semakin memacu perkembangan kajian Bioinfor
Contoh-contoh Penggunaan
1. Bioinformatika dalam Bidang Klinismatika.
2. Bioinformatika untuk Identifikasi Agent Penyakit Baru
3. Bioinformatika untuk Penemuan Obat
Tujuan
Mengetahui apa itu NCBI dan bagaimana sistem penggunaan aplikasinya
Pengertian NCBI
NCBI adalah instansi yang bertanggung jawab untuk menciptakan sistem otomatis untuk menyimpan dan menganalisis profesi yang berkembang pesat data genetik dan molekuler.
NCBI (National Centre for Biotechnology Information) merupakan suatu institusi yang konsen sebagai sumber informasi perkembangan biologi molekuler.
Salah satu tantangan yang paling sulit yang dihadapi dalam bidang bioinformatika adalah bagaimana untuk menyimpan, dengan cara yang mudah diakses, kelimpahan besar informasi baru, termasuk urutan genom keseluruhan, penemuan gen baru yang sedang berlangsung dan produk gen, dan penentuan fungsi dan struktur. NCBI didirikan sebagai respon pemerintah terhadap kebutuhan untuk informasi lebih lanjut dan lebih baik metode pengolahan untuk menangani tantangan ini.
NCBI membuat database yang dapat diakses oleh publik, merangsang riset biologi terkomputasi, mengembangkan software penganalisis data genome, dan menyebarkan informasi biomedical yang kesemuanya diharapkan mengarah pada pemahaman yang lebih baik tentang proses-proses molekuler yang mempengaruhi manusia dan kesehatannya.
Situs akses NCBI : www.ncbi.nlm.nih.gov.
Salah satu tools yang tersedia dalam situs NCBI ini adalah BLAST.
BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) merupakan suatu alat pencari yang dapat menyesuaikan dan mencari sekuen yang mirip dengan sekuen meragukan yang kita miliki melalui perbandingan sekuen melalui GenBank DNA database dalam waktu singkat.
Mencari referensi penelitian melalui NBI
Beberapa journal penelitian dapat diakses pada database NCBI melalui Pubmed maupun Pubmed central.
PubMed adalah sebuah layanan dari National Library of Medicine, yang menyertakan lebih dari 20 juta kutipan untuk artikel-artikel biomedis sejak tahun 1950-an hingga kini. Kutipan-kutipan itu dari MEDLINE dan tambahan dari jurnal-jurnal sains kehidupan. PuMed menyertakan link ke banyak situs yang menyediakan teks lengkap dari artikel tersebut dan sumber-sumber yang berhubungan. PubMed Central (PMC) adalah tempat arsip digital jurnal bebas/gratis yang disediakan oleh Institut Kesehatan Nasional AS (National Institutes of Health-NIH) .
Misal : Beberapa jurnal yang digunakan untuk referensi dalam penulisan tesis yang ditelusuri melalui data base pubmed.
Beberapa Aplikasi NCBI
Blastn
Blastn dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu sekuen nukleotida meragukan (query sequence) yang kita miliki dengan database nukleotida, sehingga output yang didapat berupa identitas nukleotida tersebut, antara lain nama gen dan spesies penghasil dari sekuen lengkapnya.
Cara kerja
1. Buka situs www.ncbi.nlm.nih.gov
2. Pilih tool ”BLAST” (klik satu kali), akan muncul tampilan pilihan program BLAST.
Untuk mencari gen suatu sekuen nukleotida dari database nukleotida pilih ”nucleotide blast” (blastn).
3. Setelah tampilan muncul, entri sekuen nukleotida (query) yang akan dicari; pilih seting pencarian dari database ”others” (jika belum diketahui spesiesnya); pilih program ”megablast”; klik ”BLAST” untuk memulai proses searching
4. Hasil searching/ pencarian akan didapat tampilan seperti berikut
5. Hasil blast umumnya akan menghasilkan lebih dari satu sekuen yang bersesuaian. Pilih hasil dengan skor paling tinggi.
6. Klik “Accession” gen terpilih (hasil blastn) untuk keterangan lebih lanjut, (nucleotide origin dan CDS-nya).
7. Klik “G” pada gen terpilih tersebut, akan didapat deskripsi lebih lanjut mengenai gen tersebut.
Jika ingin melihat lokasi gen tersebut pada kromosom, klik “map viewer”.
Klik “Sequence viewer” untuk melihat gambaran letak CDS (coding sequence).
8. Klik “U” pada gen terpilih tersebut, akan didapat homologi protein dari gen terpilih. Pilih spesies yang dikehendaki, misalnya human, klik untuk keterangan lebih lanjut.
Blastp
Blastp dapat digunakan untuk mencari protein homolog dari protein yang kita miliki.
Cara kerja :
1. Buka situs www.ncbi.nlm.nih.gov
2. Pilih tool ”BLAST” (klik satu kali). Untuk mencari protein homolog dari query asam amino gunakan ”protein blast” (blastp)
3. Setelah tampilan muncul, entri sekuen protein (query) yang akan dicari; pilih seting pencarian dari database (jika membatasi hanya ingin mencari pada spesies tertentu, ketik nama organisme); pilih program ”blastp”; klik ”BLAST” untuk memulai proses searching.
4. Hasil searching akan didapat tampilan seperti berikut:
5. Hasil blast akan menghasilkan lebih dari satu sekuen yang bersesuaian. Pilih hasil dengan skor paling tinggi. Dengan meng-klik referensi akan didapat keterangan lebih lanjut tentang protein.
6. Analisis selanjutnya mirip dengan blastn di atas (mencari letaknya, homologi, dsb).
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. Sebaliknya Bioinformatika juga mempercepat penyelesaian proyek genom karena Bioinformatika memberikan program-program yang diperlukan untuk proses pembacaan genom ini.
NCBI (National Centre for Biotechnology Information) merupakan suatu institusi yang konsen sebagai sumber informasi perkembangan biologi molekuler yang membuat database yang dapat diakses oleh publik, merangsang riset biologi terkomputasi, mengembangkan software penganalisis data genome, dan menyebarkan informasi biomedical yang kesemuanya diharapkan mengarah pada pemahaman yang lebih baik tentang proses-proses molekuler yang mempengaruhi manusia dan kesehatannya.
