黃沐也 湖南師范大學(xué)附屬中學(xué)

生物信息學(xué)技術(shù)在病原生物領(lǐng)域中的應(yīng)用初探

黃沐也 湖南師范大學(xué)附屬中學(xué)

隨著我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的信息技術(shù)也得到了快速的發(fā)展，在社會(huì)的許多領(lǐng)域當(dāng)中都應(yīng)用了生物信息學(xué)技術(shù)，尤其是病原生物學(xué)的研究領(lǐng)域，為我國(guó)的病原生物研究領(lǐng)域帶來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)。隨著20世紀(jì)末期基因組測(cè)序數(shù)據(jù)的快速增加，產(chǎn)生了生物信息學(xué)。生物信息學(xué)技術(shù)是由多個(gè)學(xué)科融合在一起的一門新興的學(xué)科，其中包含有生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及高等數(shù)學(xué)等學(xué)科的應(yīng)用。本文主要探討了生物信息科學(xué)在病原生物領(lǐng)域當(dāng)中的一些應(yīng)用，為推動(dòng)病原生物領(lǐng)域發(fā)展做出的貢獻(xiàn)。

生物信息學(xué)技術(shù) 病原生物學(xué) 應(yīng)用

生物信息學(xué)技術(shù)是研究生物信息的采集、處理、存儲(chǔ)、傳播，分析和解釋等各方面的學(xué)科，并且通過(guò)數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及生物學(xué)來(lái)研究各個(gè)數(shù)據(jù)之間的生物學(xué)意義。隨著近年來(lái)人類基因組計(jì)劃的啟動(dòng)，人們?cè)谏茖W(xué)領(lǐng)域獲取了大量的數(shù)據(jù)，人們希望更深入的去挖掘這些巨量數(shù)量，因此就需要用到生物信息學(xué)技術(shù)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解釋。目前，生物信息學(xué)的研究方向有基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)以及蛋白質(zhì)組學(xué)。隨著基因組和蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫(kù)的完善，生物信息學(xué)技術(shù)的運(yùn)用就不僅僅只限于這些方向，從而運(yùn)用到更加廣闊的醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域。在病原生物的研究領(lǐng)域，生物信息學(xué)技術(shù)在病原生物的鑒定具有非常重要作用。

1 生物信息學(xué)技術(shù)在細(xì)菌鑒定中的應(yīng)用

目前，在細(xì)菌鑒定當(dāng)中主要有兩種鑒定方法，分別是表型鑒定法和分子遺傳學(xué)鑒定法。但是隨著生物信息學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，通過(guò)生物信息學(xué)技術(shù)能夠有一種新型的鑒定方法，這種鑒定方法的分辨率更高，被稱為多位點(diǎn)序列分析。這種方法是通過(guò)生物信息學(xué)技術(shù)對(duì)DNA測(cè)序鑒定的方法比傳統(tǒng)的兩種細(xì)菌鑒定方法更加方便、快捷。還有一種鑒定方法叫做基質(zhì)輔助激光解吸/電離飛行時(shí)間質(zhì)譜，這也是通過(guò)生物信息學(xué)技術(shù)的應(yīng)用研發(fā)出的一種新型的微生物鑒定方法，主要是通過(guò)對(duì)細(xì)菌的蛋白質(zhì)指紋圖譜的特征來(lái)鑒定細(xì)菌。在對(duì)細(xì)菌進(jìn)行鑒定的過(guò)程當(dāng)中主要是通過(guò)生物信息學(xué)技術(shù)當(dāng)中的Spectra Bank數(shù)據(jù)庫(kù)和SPE-CLUST聚類分析軟件來(lái)分析細(xì)菌的質(zhì)樸數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)細(xì)菌進(jìn)行鑒定。

2 生物信息學(xué)技術(shù)在病毒鑒定中的應(yīng)用

通過(guò)生物信息學(xué)技術(shù)研究出一種新型的病毒鑒定技術(shù)，被稱為基因組條形碼技術(shù)，基因組條形碼技術(shù)主要是利用病毒的DNA當(dāng)中的一段片段，然后通過(guò)這個(gè)片段對(duì)物種進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的鑒定的一種新型的病毒鑒定技術(shù)。基因組條形碼技術(shù)能夠?qū)Ω黝惒《具M(jìn)行鑒定并且分類，相比較傳統(tǒng)的單基因序列技術(shù)，新型的基因組條形碼技術(shù)能夠?qū)位蛐蛄袩o(wú)法表現(xiàn)出的信息都能夠表現(xiàn)出來(lái)。在病毒的鑒定當(dāng)中還有一種技術(shù)就是高通量測(cè)序技術(shù)，這種技術(shù)能夠一次對(duì)上百萬(wàn)條DNA分子進(jìn)行序列測(cè)定，在對(duì)病毒的鑒定當(dāng)中一般用GLC Genomic Workbench軟件來(lái)分析高通量測(cè)序產(chǎn)生的DNA數(shù)據(jù)。

3 生物信息學(xué)技術(shù)在真菌鑒定中的應(yīng)用

生物信息學(xué)技術(shù)在真菌鑒定中的應(yīng)用主要是通過(guò)基因芯片技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，基因芯片技術(shù)通過(guò)高效、精確的來(lái)分析這些基因的信息，因此基因芯片技術(shù)在病原生物的鑒定當(dāng)中具有非常良好的應(yīng)用前景。在基因芯片技術(shù)中最常用的分析軟件是Arraypro，Arraypro分析軟件不僅能夠?qū)虻膱D像進(jìn)行分析，還能夠?qū)虻母鞣N數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。有生物學(xué)家在研究鑒定人體皮膚病原真菌的過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)生物信息學(xué)中的PCR的DNA微列陣方法來(lái)鑒定真菌，然后再利用Arraypro軟件和Prism軟件對(duì)基因的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，鑒定的結(jié)果的準(zhǔn)確率高達(dá)90%。

4 生物信息學(xué)技術(shù)在寄生蟲鑒定中的應(yīng)用

在病原生物學(xué)中對(duì)寄生蟲的鑒定可以通過(guò)生物信息學(xué)中蛋白質(zhì)組學(xué)進(jìn)行分析能夠?qū)纳x各個(gè)生活階段的蛋白質(zhì)組成進(jìn)行鑒定，寄生蟲在不同的生活階段的蛋白質(zhì)圖譜是寄生蟲鑒定中的重要組成內(nèi)容。相關(guān)的生物學(xué)家在對(duì)杜氏利什曼原蟲的蛋白質(zhì)組分析的過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)對(duì)蛋白質(zhì)組的分析，鑒定出多個(gè)新的基因。通過(guò)生物信息學(xué)技術(shù)的研究能夠研究不同發(fā)育階段的杜氏利什曼原蟲的蛋白質(zhì)譜，通過(guò)這種分析能夠研究出關(guān)于抗杜氏利什曼原蟲的藥物靶點(diǎn)，研究出相應(yīng)的抗性藥物，能夠促進(jìn)我國(guó)的生物藥學(xué)的發(fā)展。

5 小結(jié)

隨著當(dāng)今社會(huì)的快速發(fā)展，生物信息學(xué)技術(shù)也得到了較快的發(fā)展，在社會(huì)的生活當(dāng)中生物信息學(xué)技術(shù)被廣泛應(yīng)用，尤其是病原生物學(xué)研究的眾多領(lǐng)域都應(yīng)用了生物信息學(xué)技術(shù)，在未來(lái)的發(fā)展當(dāng)中，生物信息學(xué)必然能夠在病原生物研究的領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用，但是需要目前人們對(duì)這方面的不斷探究。生物信息學(xué)技術(shù)在病原生物學(xué)中的應(yīng)用不僅僅能夠推動(dòng)病原生物學(xué)的發(fā)展，還能夠提高人們對(duì)病原生物疾病的了解以及對(duì)這種疾病的預(yù)防治療工作，對(duì)人類在未來(lái)的生存發(fā)展中具有重要的意義。

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