廣州市天河區(qū)黃埔大道中124號(hào)2705室
電話：020-29031124
手機(jī)：18102256923
Email：servers@gzscbio.com
Fax：020-85625352
QQ：2913120624
生物信息學(xué)是生物學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)及應(yīng)用數(shù)學(xué)等學(xué)科相互交叉而形成的一門新興學(xué)科。它通過對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取、加工、存儲(chǔ)、檢索與分析,進(jìn)而達(dá)到提取數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的生物學(xué)意義的目的,它由數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用軟件三大部 分構(gòu)成。在基因組研究時(shí)代,生物信息學(xué)包含三個(gè)重要內(nèi)容,即基因組信息學(xué)、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)模擬以及藥物設(shè)計(jì)。基因組信息學(xué)是生物信息學(xué)的源頭和基礎(chǔ)。生物信息學(xué)的研究目標(biāo)是揭示基因組信息結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及遺傳語言的根本規(guī)律。
我們廣州賽誠(chéng)生物科技有限公司根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)及對(duì)前沿技術(shù)的關(guān)注，總結(jié)出下列幾點(diǎn)生物信息學(xué)的主要研究方向。
DNA和蛋白序列序列比對(duì)
序列比對(duì)考慮了DNA序列的生物學(xué)特性，如序列局部發(fā)生的插入，刪除（前兩種簡(jiǎn)稱為indel）和替代，序列的目標(biāo)函數(shù)獲得序列之間突變集最小距離加權(quán)和或最大相似性和，對(duì)齊的方法包括全局對(duì)齊，局部對(duì)齊，代溝懲罰等。兩個(gè)序列比對(duì)常采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，這種算法在序列長(zhǎng)度較小時(shí)適用，然而對(duì)于海量基因序列（如人的DNA序列高達(dá)10^9bp），這一方法就不太適用，甚至采用算法復(fù)雜性為線性的也難以奏效。因此，啟發(fā)式方法的引入勢(shì)在必然，著名的BLAST和FASTA算法及相應(yīng)的改進(jìn)方法均是從此前提出發(fā)的。
比較兩個(gè)或兩個(gè)以上蛋白質(zhì)分子空間結(jié)構(gòu)的相似性或不相似性。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能是密切相關(guān)的，一般認(rèn)為，具有相似功能的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一般相似。蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的長(zhǎng)鏈，長(zhǎng)度從50到1000~3000AA（Amino Acids），蛋白質(zhì)具有多種功能，如酶，物質(zhì)的存貯和運(yùn)輸，信號(hào)傳遞，抗體等等。氨基酸的序列內(nèi)在的決定了蛋白質(zhì)的3維結(jié)構(gòu)。一般認(rèn)為，蛋白質(zhì)有四級(jí)不同的結(jié)構(gòu)。研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和預(yù)測(cè)的理由是：醫(yī)藥上可以理解生物的功能，尋找dockingdrugs的目標(biāo)，農(nóng)業(yè)上獲得更好的農(nóng)作物的基因工程，工業(yè)上有利用酶的合成。直接對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比對(duì)的原因是由于蛋白質(zhì)的3維結(jié)構(gòu)比其一級(jí)結(jié)構(gòu)在進(jìn)化中更穩(wěn)定的保留，同時(shí)也包含了較AA序列更多的信息。蛋白質(zhì)3維結(jié)構(gòu)研究的前提假設(shè)是內(nèi)在的氨基酸序列與3維結(jié)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)（不一定全真），物理上可用最小能量來解釋。從觀察和總結(jié)已知結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)規(guī)律出發(fā)來預(yù)測(cè)未知蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。同源建模（homology modeling）和指認(rèn)（Threading）方法屬于這一范疇。同源建模用于尋找具有高度相似性的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)（超過30%氨基酸相同），后者則用于比較進(jìn)化族中不同的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。然而，蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)研究現(xiàn)狀還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際需要。
為確定兩個(gè)或多個(gè)序列之間的相似性以至于同源性，而將它們按照一定的規(guī)律排列。將兩個(gè)或多個(gè)序列排列在一起，標(biāo)明其相似之處。序列中可以插入間隔（通常用短橫線“-”表示）。對(duì)應(yīng)的相同或相似的符號(hào)（在核酸中是A、T或U、C、G，在蛋白質(zhì)中是氨基酸殘基的單字母表示）排列在同一列上。
這一方法常用于研究由共同祖先進(jìn)化而來的序列，特別是如蛋白質(zhì)序列或DNA序列等生物序列。在比對(duì)中，錯(cuò)配與突變相應(yīng)，而空位與插入或缺失對(duì)應(yīng)。序列比對(duì)還可用于語言進(jìn)化或文本間相似性之類的研究。
基因的識(shí)別和鑒定
基因識(shí)別的基本問題是給定基因組序列后，正確識(shí)別基因的范圍和在基因組序列中的精確位置。非編碼區(qū)由內(nèi)含子組成（introns），一般在形成蛋白質(zhì)后被丟棄，但從實(shí)驗(yàn)中，如果去除非編碼區(qū)，又不能完成基因的復(fù)制。顯然，DNA序列作為一種遺傳語言，既包含在編碼區(qū)，又隱含在非編碼序列中。分析非編碼區(qū)DNA序列沒有一般性的指導(dǎo)方法。在人類基因組中，并非所有的序列均被編碼，即是某種蛋白質(zhì)的模板，已完成編碼部分僅占人類基因總序列的3~5%，顯然，手工的搜索如此大的基因序列是難以想象的.偵測(cè)密碼區(qū)的方法包括測(cè)量密碼區(qū)密碼子（codon）的頻率，一階和二階馬爾可夫鏈，ORF（Open Reading Frames），啟動(dòng)子（promoter）識(shí)別，HMM（Hidden Markov Model）和GENSCAN，Splice Alignment等等。
分子進(jìn)化分析
分子進(jìn)化是生物進(jìn)化過程中生物大分子的演變，包括前生命物質(zhì)的演變；蛋白質(zhì)分子和核酸分子的演變以及細(xì)胞器和遺傳機(jī)構(gòu)（例如遺傳密碼）的演變。分子進(jìn)化的研究可以為生物進(jìn)化過程提供佐證，為深入研究進(jìn)化機(jī)制提供重要依據(jù)。
廣義的分子進(jìn)化有兩層含義，一是原始生命出現(xiàn)之前的進(jìn)化，即生命起源的化學(xué)演化；二是原始生命產(chǎn)生之后生物在進(jìn)化發(fā)展過程中，生物大分子結(jié)構(gòu)和功能的變化以及這些變化與生物進(jìn)化的關(guān)系，這就是通常所說的分子進(jìn)化。
翻譯的遺傳密碼發(fā)掘
通常對(duì)遺傳密碼的研究認(rèn)為，密碼子與氨基酸之間的關(guān)系是生物進(jìn)化歷史上一次偶然的事件而造成的，并被固定在現(xiàn)代生物的共同祖先里，一直延續(xù)至今。不同于這種"凍結(jié)"理論，有人曾分別提出過選擇優(yōu)化，化學(xué)和歷史等三種學(xué)說來解釋遺傳密碼。隨著各種生物基因組測(cè)序任務(wù)的完成，為研究遺傳密碼的起源和檢驗(yàn)上述理論的真?zhèn)翁峁┝诵碌乃夭摹?/span>
藥物設(shè)計(jì)
人類基因工程的目的之一是要了解人體內(nèi)約10萬種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，功能，相互作用以及與各種人類疾病之間的關(guān)系，尋求各種治療和預(yù)防方法，包括藥物治療?；谏锎蠓肿咏Y(jié)構(gòu)及小分子結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)是生物信息學(xué)中的極為重要的研究領(lǐng)域。為了抑制某些酶或蛋白質(zhì)的活性，在已知其蛋白質(zhì)3級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，可以利用分子對(duì)齊算法，在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)抑制劑分子，作為候選藥物。這一領(lǐng)域目的是發(fā)現(xiàn)新的基因藥物，有著巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
生物圖像分析
生物圖像處理技術(shù)又稱生物成像技術(shù)，是利用成像原理和自動(dòng)模式識(shí)別的方法，以電子計(jì)算機(jī)為工具，把不能被肉眼觀察到的以及不易被計(jì)算機(jī)讀入的、反映對(duì)像所特有的數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)等，轉(zhuǎn)換成便于使用的直觀圖像，包括對(duì)圖像的加工處理和對(duì)圖像的分析。生物圖像處理技術(shù)是60年代發(fā)展起來的新技術(shù)，最早可追溯到攝影術(shù)和，19世紀(jì)后期X射線診斷儀又將成像技術(shù)推進(jìn)一大步。近20年除不斷發(fā)展外，在成像技術(shù)方面有超聲成像、正電子成像和成像等，分別通過各種光學(xué)機(jī)械掃描、電子掃描和電荷耦合器件掃描獲取圖像。生物圖像處理技術(shù)的發(fā)展與醫(yī)學(xué)診斷的需求密切相關(guān)。
其他
基因表達(dá)譜分析，代謝網(wǎng)絡(luò)分析，基因芯片設(shè)計(jì)和蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)分析等。由生物信息學(xué)衍生的學(xué)科包括結(jié)構(gòu)基因組學(xué)，功能基因組學(xué)，比較基因組學(xué)，蛋白質(zhì)學(xué)，藥物基因組學(xué)，中藥基因組學(xué)，腫瘤基因組學(xué)，分子流行病學(xué)和環(huán)境基因組學(xué)，成為系統(tǒng)生物學(xué)的重要研究方法。