Биоинформатика

Биоинформа́тика — соҳаи байнириштавиест, ки биологияи умумӣ, биологияи молекулавӣ, кибернетика, генетика, химия, илмҳои компютерӣ, риёзӣ ва оморро муттаҳид мекунад. Мушкилоти калонҳаҷми биологӣ, ки таҳлили миқдори зиёди маълумотро талаб мекунанд, дар биоинформатика аз нуқтаи назари ҳисоббарорӣ ҳал карда мешаванд. Биоинформатика асосан омӯзиш ва коркарди методҳои компютериро дар бар гирифта, ба гирифтан, таҳлил, нигоҳдорӣ, ташкил ва визуализатсияи маълумоти биологӣ нигаронида шудааст.

Дар заминаи шабеҳ аксар вақт истилоҳи биологияи ҳисоббарорӣ зикр мегардад. Ин соҳа диққати худро ба таҳияи алгоритмҳо ва моделсозии математикии системаҳои иҷтимоӣ, рафторӣ ва биологӣ равона мекунад. Биоинформатикаро ҳамчун як соҳа дар дохили биологияи ҳисоббарорӣ меҳисобанд, ки асосан ба коркарди омории маълумоти биологӣ нигаронида шудааст.

Тафовут дар равиш аз ҷонибҳои гуногун чунин аст: биоинформатикҳо — биологҳое мебошанд, ки дар истифодаи системаҳо ва воситаҳои ҳисоббарорӣ барои ҳалли вазифаҳои биологӣ тахассус доранд, ва биологҳои ҳисоббарор — мутахассисони илмҳои компютерӣ, математикҳо, статистикҳо ва муҳандисоне мебошанд, ки воситаҳоро барои чунин ҳисобҳо таҳия мекунанд.

Биоинформатика дар маънои васеъ кор бо ҳама гуна намуди маълумоти биологӣ, аз ҷумла таҳқиқи микрофотографияҳои электронӣ, ҷустуҷӯи калимаҳои калидӣ дар адабиёти биологӣ ва ғайраро дар назар дорад. Агар биоинформатикаро ҳамчун маҷмӯи равишҳо ва методҳо барои кор бо маълумот баррасӣ кунем, вобаста ба намуди вазифаҳои техникӣ он чунин чизҳоро дар бар мегирад:

 Коркарди алгоритмҳо ва барномаҳо барои кори самараноктар бо маълумот
 Нигоҳдорӣ ва интиқоли иттилоот ё кор бо пойгоҳҳои маълумот (database)

Бо вуҷуди ин, методҳои таҳлилии биоинформатикӣ инчунин бо бисёр соҳаҳои илмӣ, ки ҷустуҷӯи посух ба саволҳои мушаххаси биологиро дар назар доранд, робитаи ногусастанӣ доранд. Дар ин сурат, самтҳои асосиро дар асоси объектҳои мавриди таҳқиқ ҷудо кардан мумкин аст:

 Биоинформатикаи пайдарпайиҳо (sequences)
 Таҳлили экспрессияҳо
 Биоинформатикаи сохторӣ
 Омӯзиши ташкили ҳуҷайравӣ
 Биологияи системӣ

Барои ҳар як бахши номбаршуда намудҳои стандартии маълумот, тарзҳои коркарди онҳо, алгоритмҳои биоинформатикӣ ва пойгоҳҳои маълумоти худро ҷудо кардан мумкин аст.

Дар биоинформатика аз методҳои математикаи амалӣ, омор ва информатика истифода мешавад. Биоинформатика дар биохимия, биофизика, экология ва дигар соҳаҳо истифода мешавад. Воситаҳо ва технологияҳои бештар истифодашаванда дар ин соҳа забонҳои барномасозии Python, R, Java, C#, C++; забони нишонгузорӣ — XML; забони дархостҳои сохторбандӣ ба пойгоҳи маълумот — SQL; меъмории барномавию сахтафзории ҳисоббарории мувозӣ — CUDA; бастаи барномаҳои амалӣ барои ҳалли вазифаҳои ҳисоббарории техникӣ ва забони барномасозии ҳамном, ки дар ин баста истифода мешавад — MATLAB, ва ҷадвалҳои электронӣ мебошанд.

 Муқаддима 
Биоинформатика ба қисми муҳими бисёр соҳаҳои биология табдил ёфтааст. Методҳои таҳлилии биоинформатикӣ имкон медиҳанд, ки ҳаҷми зиёди маълумоти таҷрибавӣ тафсир карда шавад, ки ин то рушди ин соҳа амалан ғайриимкон буд. Масалан, дар биологияи молекулавии таҷрибавӣ аксар вақт методҳои биоинформатикӣ, аз қабили коркарди тасвирҳо ва коркарди сигналҳо истифода мешаванд. Дар соҳаи генетика ва геномика, биоинформатика дар аннотатсияи функсионалии геномҳо, муайянсозӣ ва таҳлили мутатсияҳо кӯмак мекунад. Вазифаи муҳим омӯзиши экспрессияи генҳо ва тарзҳои танзими он мебошад. Илова бар ин, воситаҳои биоинформатика имкон медиҳанд, ки маълумоти геномӣ муқоиса карда шаванд, ки ин шарти зарурӣ барои омӯзиши принсипҳои эволютсияи молекулавӣ мебошад.

Дар шакли умумӣ, биоинформатика дар таҳлил ва феҳристбандии роҳҳо ва шабакаҳои биохимиявӣ, ки қисми муҳими биологияи системӣ мебошанд, кӯмак мекунад. Дар биологияи сохторӣ, он дар моделсозии сохторҳои КДН (ДНК), КРН (РНК) ва сафедаҳо, инчунин таъсири мутақобилаи молекулавӣ кӯмак мерасонад.

Муваффақиятҳои охирин дар коркарди маълумоти биологӣ боиси тағйироти назаррас дар соҳаи биотиб гардиданд. Бо шарофати рушди биоинформатика, олимон имкон пайдо карданд, ки механизмҳои молекулавии асоси бемориҳои ирсӣ ва пайдошударо муайян кунанд, ки ин дар таҳияи тарзҳои самараноки табобат ва тестҳои дақиқтар барои ташхиси бемориҳо кӯмак мекунад. Самти таҳқиқоте, ки имкон медиҳад самаранокӣ ва таъсири номатлуби доруҳоро дар беморон пешгӯӣ кунад, фармакогенетика ном гирифт ва дар асоси он низ методҳои биоинформатикӣ меистанд.

Нақши муҳими биоинформатика инчунин дар таҳлили адабиёти биологӣ ва рушди онтологияҳои биологӣ ва генетикӣ оид ба ташкили маълумоти биологӣ иборат аст.

 Таърих 
Бо такя ба эътирофи нақши муҳими интиқол, нигоҳдорӣ ва коркарди иттилоот дар системаҳои биологӣ, соли 1970 Полина Хогевег истилоҳи «биоинформатика»-ро ворид намуда, онро ҳамчун омӯзиши равандҳои иттилоотӣ дар системаҳои биотикӣ муайян кард. Ин таъриф биоинформатикаро бо биофизика (омӯзиши равандҳои физикӣ дар системаҳои биологӣ) ё бо биохимия (омӯзиши равандҳои химиявӣ дар системаҳои биологӣ) мувозӣ мекунад.

 Пайдарпайиҳо 
Таърихи биоинформатикаи пайдарпайиҳоро метавон аз дастовардҳои солҳои 1950-ум ҳисоб кард. Моҳи феврали соли 1953 Уотсон ва Крик модели молекулаи КДН-ро пешниҳод карданд ва моҳи майи соли 1953 дар маҷаллаи Nature мақолае нашр карданд, ки дар он масъалаи КДН ҳамчун интиқолдиҳандаи рамзи иттилооти генетикӣ баррасӣ мешудWatson J. D., Crick F. H. Genetical implications of the structure of deoxyribonucleic acid // Nature : journal. — 1953. — May (vol. 171, no. 4361). — P. 964—967. — doi:10.1038/171964b0. — Bibcode: 1953Natur.171..964W. — PMID 13063483.. Илова бар ин, дар охири солҳои 1950-ум Сэнгер аввалин пайдарпайии сафеда — инсулинро нашр кард[(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1198158/) Sanger F., Thompson E. O. P. The amino-acid sequence in the glycyl chain of insulin. 2. The investigation of peptides from enzymic hydrolysates //Biochemical Journal. — 1953. — Т. 53. — №. 3. — С. 366.].

Методи аз ҳама бештар истифодашавандаи секвениронии пайдарпайии аминокислотаҳо деградатсияи Эдман гардид, ки камбудии асосии он мушкилии гирифтани пайдарпайиҳои дарози сафедаҳо буд: ҳадди аксари назариявӣ 50—60 аминокислота дар як реаксияро ташкил медод. Бинобар ин, сафедаҳоро бояд аввал ба фрагментҳои хурд тақсим мекарданд ва сипас пайдарпайии сафедаҳоро аз садҳо занҷирҳои кӯтоҳ ҷамъ меоварданд, ки ин на ҳамеша дуруст анҷом меёфт. Роҳи ҳалли ин мушкилиро Маргарет Дейхофф (1925—1983) — олими амрикоӣ, кимиёшиноси физикӣ пешниҳод кард. Дейхофф дар кори худ аз методҳои компютерӣ фаъолона истифода мебурд ва иқтидори истифодаи онҳоро дар соҳаи биология ва тиб дид. Соли 1962 ӯ таҳияи COMPROTEIN — воситаеро барои муайян кардани сохтори аввалияи сафеда бо истифода аз маълумоти секвениронии пептидҳо мувофиқи методи Эдман ба анҷом расонид. Дар COMPROTEIN вуруд ва хуруҷи пайдарпайии аминокислотаҳо дар шакли ихтисороти сеҳарфа пешниҳод шуда буд. Барои содда кардани коркарди маълумот дар бораи пайдарпайии сафедаҳо, Дейхофф баъдтар рамзи аминокислотаи якҳарфаро таҳия кард, ки то ҳол истифода мешавад. Саҳми Дейхофф дар ин соҳа чунон назаррас аст, ки Дэвид Ҷ. Липман, собиқ директори Маркази миллии иттилооти биотехнологӣ (NCBI), ӯро «модар ва падари биоинформатика» номида буд[(https://www.google.com/books?hl=ru&lr=&id=Q960CIDzRuIC&oi=fnd&pg=PP11&dq=Moody+G.+Digital+Code+of+Life:+How+Bioinformatics+is+Revolutionizing+Science,+Medicine,+and+Business.+London:+Wiley,+2004.&ots=kXyjy0VbbR&sig=OavDTd4UMLx-uXYnp08gaQwFzNE) Moody G. Digital code of life: how bioinformatics is revolutionizing science, medicine, and business //John Wiley & Sons, 2004.].

Бо ҷамъшавии пайдарпайиҳои нави сафедаҳо, дар онҳо баъзе қонуниятҳо мушоҳида шуданд. Ҳамин тариқ, Тсукеркандл ва Полинг қайд карданд, ки сафедаҳои ортологии муҳрадорон (масалан, гемоглобин) дараҷаи хеле баланди шабоҳати пайдарпайиро нишон медиҳанд, ки наметавонад танҳо натиҷаи эволютсияи конвергентӣ бошад. Барои тасдиқи фарзияҳои нави эволютсионӣ методҳои нави математикӣ ва компютерӣ лозим буданд[(https://academic.oup.com/bib/article-abstract/20/6/1981/5066445) Gauthier J. et al. A brief history of bioinformatics //Briefings in bioinformatics. — 2019. — Т. 20. — №. 6. — С. 1981—1996.]. Аввалин алгоритми барномасозии динамикӣ барои мувофиқсозии ҷуфтии пайдарпайиҳои сафедаҳо соли 1970 аз ҷониби Нидлман ва Вунш таҳия шуда будNeedleman SB, Wunsch CD. A general method applicable to the search for similarities in the amino acid sequence of two proteins //J Mol Biol 1970;48:443-53.. Алгоритмҳои мувофиқсозии сершумори пайдарпайиҳо (multiple alignment) хеле дертар пайдо шуданд: аввалин алгоритми аз ҷиҳати амалӣ мувофиқ соли 1987 аз ҷониби Да-Фэй Фэн ва Рассел Ф. Дулитл таҳия гардид. Шакли соддакардашудаи он — алгоритми CLUSTAL, то ҳол истифода мешавад. Илова бар ин, соли 1978 гурӯҳи олимон, ки ба он Дейхофф шомил буд, аввалин модели ивазшавиро дар асоси мушоҳидаи мутатсияҳои қабулшудаи нуқтавӣ (PAMs) дар дарахтони филогенетикии 71 оилаи сафедаҳо сохтанд. Дар натиҷа матритсае ба даст омад, ки дорои қиматҳои эҳтимолияти ивазшавии аминокислотаҳо мебошад.

Догмаи марказии биологияи молекулавӣ, ки соли 1970 аз ҷониби Френсис Крик нашр шуда буд, инчунин муайянкунии тадриҷии ҳамаи аминокислотаҳое, ки бо 68 кодон рамзгузорӣ мешаванд, боиси тағйири тадриҷии парадигма аз эволютсияи сафедаҳо ба эволютсияи КДН дар солҳои 1970—1980 гардид. Зарурати омӯхтани хондани пайдарпайиҳои КДН пайдо шуд. Аввалин методи секвениронии КДН, ки паҳншавии васеъ пайдо кард, методи Максам — Гилберт дар соли 1976 гардид. Аммо бештар аз ҳама методе паҳн шуд, ки дар лабораторияи Фредерик Сэнгер соли 1977 таҳия шуда буд ва он то ҳол истифода мешавад. Секвениронӣ мувофиқи Сэнгер имкон дод, ки ҳаҷми нисбатан зиёди иттилоот ба даст оварда шавад, аммо андозаи фрагментҳо бо садҳо нуклеотидҳо маҳдуд буд, ки ин танҳо барои омӯзиши геномҳои хурд, ба монанди геномҳои бактериофагҳо кифоят мекард. Аввалин нармафзор барои таҳлили пайдарпайиҳои дар натиҷаи секвениронӣ бадастомада соли 1979 аз ҷониби Роҷер Стаден нашр шуд. Ин бастаи барномаҳои компютерӣ на танҳо барои ҷамъоварии пайдарпайиҳо ба контигҳо (contigs), балки барои санҷиш ва таҳрири ин пайдарпайиҳо, инчунин барои аннотатсия имкон медод.

 Геномҳо 
Бо нашри геноми инсон дар аввали асри XXI эраи геномии биоинформатика оғоз ёфт. Лоиҳа соли 1991 дар ИМА оғоз шуда, 2,7 миллиард доллар арзиш дошт ва зиёда аз 13 солро дар бар гирифт[NHGRI. Human Genome Project Completion: Frequently Asked Questions. National Human Genome Research Institute (NHGRI). (https://www.genome.gov/11006943/)  Human-Genome-Project-Completion-Frequently-]. Соли 1998 Celera Genomics таҳқиқоти хусусии рақобатпазирро оид ба секвениронӣ ва ҷамъоварии геноми инсон анҷом дод. Ин таҳқиқот 10 маротиба камтар маблағ талаб кард ва ба таҳияи стратегияҳои нави таҷрибавии секвениронӣ, ба монанди 454 ва Illumina, такони ҷиддӣ бахшид. Арзиши секвениронии КДН ба таври назаррас коҳиш ёфт, ки боиси афзоиши азими миқдори пайдарпайиҳо дар пойгоҳҳои маълумоти умумӣ гардид. Зарурати таҳияи тарзҳои нигоҳдорӣ ва коркарди босуръати маълумоти биологӣ ба миён омад. Соли 2005 Консорсиуми стандартҳои геномӣ ва мандате таъсис дода шуд, ки ҳадди ақали иттилооти заруриро барои нашри пайдарпайии геномӣ муайян кардField D, Sterk P, Kottmann R, et al. Genomic standards consortium projects. Stand Genomic Sci 2014;9:599-601.. Ҳадафи рушди технологияҳои омӯзиши геном арзон кардани арзиши рамзгушоии як геном тахминан то 100$ мебошад, ки хароҷотро ба таври назаррас коҳиш дода, ба ҷорӣ намудани ин расмиёт дар ҳаёти рӯзмарра кӯмак мекунад.

 Ҳадафҳо 
Ҳадафи асосии биоинформатика — мусоидат ба дарки равандҳои биологӣ мебошад. Тафовути биоинформатика аз дигар равишҳо дар он аст, ки он ба эҷод ва истифодаи методҳои пуршиддати ҳисоббарорӣ барои расидан ба ин ҳадаф тамаркуз мекунад. Намунаҳои чунин методҳо: шинохти нақшҳо, истихроҷи маълумот, алгоритмҳои омӯзиши мошинӣ ва визуализатсияи маълумоти биологӣ. Кӯшишҳои асосии таҳқиқотчиён ба ҳалли вазифаҳои мувофиқсозии пайдарпайиҳо, дарёфти генҳо (ҷустуҷӯи минтақаи КДН, ки генҳоро рамзгузорӣ мекунад), рамзгушоии геном, сохтани доруҳо, таҳияи доруҳо, мувофиқсозии сохтори сафеда, пешгӯии сохтори сафеда, пешгӯии экспрессияи генҳо ва таъсири мутақобилаи «сафеда-сафеда», ҷустуҷӯи умумигеномии ассотсиатсияҳо ва моделсозии эволютсия нигаронида шудаанд.

Биоинформатика имрӯз эҷод ва такмил додани пойгоҳҳои маълумот, алгоритмҳо, методҳои ҳисоббарорию оморӣ ва назарияро барои ҳалли мушкилоти амалӣ ва назариявӣ, ки ҳангоми идоракунӣ ва таҳлили маълумоти биологӣ ба миён меоянд, дар назар дорадRobert Ghrist - Homological Algebra and Data..

 Соҳаҳои асосии таҳқиқот 

 Таҳлили пайдарпайиҳои генетикӣ 
Аз вақте ки соли 1977 фаги  секвениронӣ шуд, пайдарпайиҳои КДН-и шумораи бештари организмҳо рамзгушоӣ ва дар пойгоҳҳои маълумот нигоҳ дошта шуданд. Ин маълумот барои муайян кардани пайдарпайиҳои сафедаҳо ва қитъаҳои танзимкунанда истифода мешаванд. Муқоисаи генҳо дар дохили як ё намудҳои (виды) гуногун метавонад шабоҳати функсияҳои сафедаҳо ё робитаи байни намудҳоро нишон диҳад (бо ин роҳ дарахтони филогенетикӣ тартиб дода мешаванд). Бо афзоиши миқдори маълумот, таҳлили дастӣ аллакай ғайриимкон гардид. Имрӯзҳо барои ҷустуҷӯ дар геномҳои ҳазорон организм, ки аз миллиардҳо ҷуфт нуклеотидҳо иборатанд, барномаҳои компютерӣ истифода мешаванд. Барномаҳо метавонанд пайдарпайиҳои шабеҳи КДН-ро дар геномҳои намудҳои гуногун ба таври ягона муқоиса кунанд (мувофиқ созанд); аксар вақт чунин пайдарпайиҳо функсияҳои шабеҳ доранд ва тафовутҳо дар натиҷаи мутатсияҳои хурд, аз қабили ивазшавии нуклеотидҳои алоҳида, иловашавӣ ва «афтидан»-и (делетсия) онҳо ба вуҷуд меоянд. Яке аз вариантҳои чунин мувофиқсозӣ дар худи раванди секвениронӣ истифода мешавад. Техникаи ба истилоҳ «секвениронии дробӣ» (ки масалан аз ҷониби  барои секвениронии аввалин геноми бактериявӣ, Haemophilus influenzae истифода шуда буд) ба ҷои пайдарпайии пурраи нуклеотидҳо пайдарпайии фрагментҳои кӯтоҳи КДН-ро медиҳад (ҳар кадом дарозии тақрибан 600—800 нуклеотид). Нугҳои фрагментҳо ба ҳамдигар меафтанд ва ҳангоми дуруст пайваст кардан геноми пурраро ташкил медиҳанд. Чунин метод натиҷаҳои секвенирониро зуд медиҳад, аммо ҷамъоварии фрагментҳо барои геномҳои калон метавонад вазифаи хеле мушкил бошад. Дар лоиҳаи рамзгушоии геноми инсон ҷамъоварӣ чанд моҳи вақти компютериро гирифт. Ҳоло ин метод барои қариб ҳамаи геномҳо истифода мешавад ва алгоритмҳои ҷамъоварии геномҳо яке аз мушкилоти шадиди биоинформатика дар лаҳзаи ҳозир мебошанд.

Мисоли дигари истифодаи таҳлили компютерии пайдарпайиҳо ҷустуҷӯи автоматии генҳо ва пайдарпайиҳои танзимкунанда дар геном мебошад. На ҳама нуклеотидҳо дар геном барои муайян кардани пайдарпайии сафедаҳо истифода мешаванд. Масалан, дар геномҳои организмҳои олӣ, сегментҳои калони КДН ба таври возеҳ сафедаҳоро рамзгузорӣ намекунанд ва нақши функсионалии онҳо номаълум аст. Коркарди алгоритмҳои муайянкунии қисмҳои рамзгузори сафеда дар геном вазифаи муҳими биоинформатикаи муосир мебошад.

Биоинформатика барои пайваст кардани лоиҳаҳои геномӣ ва протеомӣ кӯмак мекунад, масалан, бо истифода аз пайдарпайии КДН барои муайянсозии сафедаҳо.

 Аннотатсияи геномҳо 
Дар заминаи геномика аннотатсия — раванди тамғагузории генҳо ва дигар объектҳо дар пайдарпайии ДНК (КДН) мебошад. Аввалин системаи барномавии аннотатсияи геномҳо соли 1995 аз ҷониби , ки дар гурӯҳи Институти таҳқиқоти геномӣ (англ. The Institute for Genomic Research) кор мекард, сохта шуда буд. Ин гурӯҳ аввалин геноми озодзисти бактерияи Haemophilus influenzae-ро секвениронӣ ва таҳлил карда буд. Доктор Уайт системаеро барои дарёфти генҳо (қитъаи КДН, ки пайдарпайии полипептиди муайян ё КРН-и функсионалиро муайян мекунад), тРНК ва дигар объектҳои КДН сохт ва аввалин ишораҳои функсияҳои ин генҳоро гузошт. Аксари системаҳои муосири аннотатсияи геном ба таври шабеҳ кор мекунанд, аммо барномаҳое, ки барои таҳлили КДН-и геномӣ дастрасанд, ба монанди , ки барои дарёфти генҳои рамзгузори сафеда дар Haemophilus influenzae истифода мешаванд, доимо тағйир меёбанд ва такмил дода мешаванд.

 Биологияи эволютсионии ҳисоббарорӣ 
Биологияи эволютсионӣ пайдоиш ва пайдоиши намудҳо, инчунин рушди онҳоро бо гузашти вақт таҳқиқ мекунад. Информатика ба биологҳои эволютсиони дар чанд ҷанба кӯмак мекунад:

 омӯхтани эволютсияи шумораи зиёди организмҳо тавассути чен кардани тағйирот дар ДНК-и онҳо, на танҳо дар сохтор ё физиология;
 муқоисаи тамоми геномҳо (нигаред ба BLAST), ки имкон медиҳад ҳодисаҳои мураккаби эволютсионӣ, аз қабили: дупликатсияи генҳо, интиқоли уфуқии генҳо ва пешгӯии факторҳои махсуси бактериявӣ омӯхта шаванд;
 сохтани моделҳои компютерии популятсияҳо барои пешгӯии рафтори система дар вақт;
 пайгирии пайдоиши нашрияҳое, ки дорои иттилоот дар бораи шумораи зиёди намудҳо мебошанд.

Соҳаи илмҳои компютерӣ, ки алгоритмҳои генетикиро истифода мебарад, аксар вақт бо биологияи эволютсионии компютерӣ омехта карда мешавад, аммо ин ду соҳа ҳатман бо ҳам алоқаманд нестанд. Кор дар ин соҳа аз нармафзори махсус барои такмили алгоритмҳо ва ҳисобҳо истифода мебарад ва ба принсипҳои эволютсионӣ, ба монанди репликатсия, диверсификация тавассути рекомбинатсия ё мутатсияҳо ва зинда мондан дар интихоби табиӣ асос меёбад.

 Арзёбии гуногунии биологӣ 
Гуногунии биологии экосистемаро метавон ҳамчун маҷмӯи пурраи генетикии муҳити муайян муайян кард, ки аз ҳамаи намудҳои истиқоматкунанда иборат аст, хоҳ он биопарда дар кони партовшуда бошад, ё як қатра оби баҳр, як мушт хок ва ё тамоми биосфераи сайёраи Замин. Барои ҷамъоварии номҳои намудҳо, тавсифҳо, минтақаҳои паҳншавӣ ва иттилооти генетикӣ аз пойгоҳҳои маълумот истифода мешавад. Нармафзори махсус барои ҷустуҷӯ, визуализатсия ва таҳлили иттилоот ва аз он ҳам муҳимтар, дастрас намудани он ба одамони дигар истифода мешавад. Симуляторҳои компютерӣ чизҳоеро ба монанди динамикаи популятсия моделсозӣ мекунанд ё саломатии умумии генетикии фарҳангро дар агрономия ҳисоб мекунанд. Яке аз иқтидорҳои муҳимтарини ин соҳа таҳлили пайдарпайиҳои ДНК ё геномҳои пурраи намудҳои дар ҳоли нобудшавӣ мебошад, ки имкон медиҳад натиҷаҳои таҷрибаи генетикии табиат дар компютер нигоҳ дошта шаванд ва эҳтимолан дар оянда дубора истифода шаванд, ҳатто агар ин намудҳо комилан нест шаванд.

Аксар вақт методҳои арзёбии дигар ҷузъҳои гуногунии биологӣ — таксонҳо (пеш аз ҳама намудҳо) ва экосистемаҳо аз соҳаи баррасии биоинформатика берун мемонанд. Дар айни замон, асосҳои математикии методҳои биоинформатикӣ барои таксонҳо дар доираи чунин самти илмӣ, ба монанди фенетика ё таксономияи ададӣ пешниҳод шудаанд. Методҳои таҳлили сохтори экосистемаҳо аз ҷониби мутахассисони чунин самтҳо, ба монанди экологияи системӣ ва биоценометрия баррасӣ мешаванд.

 Барномаҳои асосии биоинформатикӣ 

ACT (Artemis Comparison Tool) — таҳлили геномӣ

Arlequin — таҳлили маълумоти популятсионӣ-генетикӣ

Bioconductor — лоиҳаи бузургҳаҷми FLOSS, ки маҷмӯи зиёди бастаҳои алоҳидаро барои таҳқиқоти биоинформатикӣ пешниҳод мекунад. Бо забони R навишта шудааст.

BioEdit — муҳаррири мувофиқсозии сершумори пайдарпайиҳои нуклеотидӣ ва аминокислотагӣ

BioNumerics  — бастаи универсалии тиҷоратии барномаҳо

BLAST — ҷустуҷӯи пайдарпайиҳои алоқаманд дар пойгоҳи маълумоти пайдарпайиҳои нуклеотидӣ ва аминокислотагӣ

Clustal — мувофиқсозии сершумори пайдарпайиҳои нуклеотидӣ ва аминокислотагӣ

DnaSP — таҳлили полиморфизми пайдарпайиҳои КДН

FigTree — муҳаррири дарахтони филогенетикӣ

Genepop — таҳлили популятсионӣ-генетикӣ

Genetix — таҳлили популятсионӣ-генетикӣ (барнома танҳо бо забони франсавӣ дастрас аст)

JalView — муҳаррири мувофиқсозии сершумори пайдарпайиҳои нуклеотидӣ ва аминокислотагӣ

MacClade — барномаи тиҷоратӣ барои таҳлили интерактивии эволютсионии маълумот

MEGA — таҳлили генетикии молекулавӣ-эволютсионӣ

Mesquite — барнома барои биологияи муқоисавӣ бо забони Java

Muscle — муқоисаи сершумори пайдарпайиҳои нуклеотидӣ ва аминокислотагӣ. Нисбат ба ClustalW тезтар ва дақиқтар аст.

PAUP — таҳлили филогенетикӣ бо истифода аз методи парсимония (ва методҳои дигар)

PHYLIP — бастаи барномаҳои филогенетикӣ

Phylo_win  — таҳлили филогенетикӣ. Барнома дорои интерфейси графикӣ мебошад.

PopGene — таҳлили гуногунии генетикии популятсияҳо

Populations — таҳлили популятсионӣ-генетикӣ

PSI Protein Classifier — ҷамъбасти натиҷаҳое, ки бо ёрии барномаи PSI-BLAST ба даст омадаанд

Seaview  — таҳлили филогенетикӣ (бо интерфейси графикӣ)

Sequin — ворид намудани пайдарпайиҳо ба GenBank, EMBL, DDBJ

SPAdes — ҷамъоварандаи геномҳои бактериявӣ

SplitsTree  — барнома барои сохтани дарахтони филогенетикӣ

T-Coffee — мувофиқсозии сершумори прогрессивии пайдарпайиҳои нуклеотидӣ ва аминокислотагӣ. Нисбат ба ClustalW/ClustalX ҳассостар аст.

UGENE — абзори озоди русӣ, мувофиқсозии сершумори пайдарпайиҳои нуклеотидӣ ва аминокислотагӣ, таҳлили филогенетикӣ, аннотатсиякунӣ, кор бо пойгоҳҳои маълумот.

Velvet — ҷамъоварандаи геномҳо

ZENBU — ҷамъбасти натиҷаҳо

 Биоинформатикаи сохторӣ  
Ба биоинформатикаи сохторӣ коркарди алгоритмҳо ва барномаҳо барои пешгӯии сохтори фазоии сафедаҳо дохил мешавад. Мавзуъҳои таҳқиқот дар биоинформатикаи сохторӣ:

Таҳлили рентгенсохторӣ (ТРС)-и макромолекулаҳо

Нишондиҳандаҳои сифати модели макромолекула, ки тибқи маълумоти ТРС сохта шудааст

Алгоритмҳои ҳисобкунии сатҳи макромолекула

Алгоритмҳои дарёфти ядрои гидрофобии молекулаи сафеда

Алгоритмҳои дарёфти доменҳои сохтории сафедаҳо

Мувофиқсозии фазоии сохторҳои сафедаҳо

Таснифоти сохтории доменҳои SCOP ва CATH

Динамикаи молекулавӣ

 Ҳамчунин нигаред 

Биологияи ҳисоббарорӣ

Биологияи математикӣ

Хемоинформатика

Ҷамъияти байналмилалии биологияи ҳисоббарорӣ

Онтологияи генӣ

Пангеном

Рӯйхати маҷаллаҳои илмӣ оид ба биоинформатика

Геномикаи когнитивӣ

 Эзоҳ  

 Адабиёт 

Jonathan Pevsner (2013) Bioinformatics and Functional Genomics

Jean-Michel Claverie Ph.D. (2007) Bioinformatics For Dummies. 2nd edition.

Дурбин Р, Эдди Ш, Крог А, Митчисон Г. «Анализ биологических последовательностей». — М.-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотичная динамика», 2006. — 480 с. — ISBN 5-93972-559-7

Бородовский М., Екишева С. «Задачи и решения по анализу биологических последовательностей». — М.-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотичная динамика», 2008. — 420 с. — ISBN 978-5-93972-644-3

Сетубал Ж, Мейданис Ж. «Введение в вычислительную молекулярную биологию». — М.-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотичная динамика», 2007. — 420 с. — ISBN 978-5-93972-623-8

В. А. Таланов, Математические модели синтеза пептидных цепей и методы теории графов в расшифровке генетическиех текстов

 Пайвандҳо