Bioinformatika

بِسْمِ اللهِ الرَّحْمنِ الرَّحِيمِ

Assalamu 'alaikum warohmatullahi wabarokaatuh

Jika mendengan kata "bioinformatika", yang terlintas dalam benak kita pasti adalah biologi dan komputer. Bioinformatika memang merupakan gabungan dari ilmu biologi dan komputer. Namun ada lebih dari dua bidang ilmu tersebut yang berkaitan dengan bioinformatika. Sebenarnya, apa itu bioinformatika? Cabang ilmu apa saja yang berkaitan dengannya? Bagaimana penerapan bioinformatika?

Bioinformatika merupakan kajian yang memadukan disiplin biologi molekul, matematika dan teknik informasi. Ilmu ini didefinisikan sebagai aplikasi dari alat komputasi dan analisa untuk menangkap dan menginterpretasikan data-data biologi molekul. Biologi molekul sendiri juga merupakan bidang interdisipliner, mempelajari kehidupan dalam level molekul.

Istilah bioinformatics mulai dikemukakan pada pertengahan era 1980-an untuk mengacu pada penerapan komputer dalam biologi. Namun, penerapan bidang-bidang dalam bioinformatika (seperti pembuatan basis data dan pengembangan algoritma untuk analisis sekuens biologis) sudah dilakukan sejak tahun 1960-an.

Kemajuan teknik biologi molekular dalam mengungkap sekuens biologis dari protein (sejak awal 1950-an) dan asam nukleat (sejak 1960-an) mengawali perkembangan basis data dan teknik analisis sekuens biologis. Basis data sekuens protein mulai dikembangkan pada tahun 1960-an di Amerika Serikat, sementara basis data sekuens DNA dikembangkan pada akhir 1970-an di Amerika Serikat dan Jerman (pada European Molecular Biology Laboratory, Laboratorium Biologi Molekular Eropa). Penemuan teknik sekuensing DNA yang lebih cepat pada pertengahan 1970-an menjadi landasan terjadinya ledakan jumlah sekuens DNA yang berhasil diungkapkan pada 1980-an dan 1990-an, menjadi salah satu pembuka jalan bagi proyek-proyek pengungkapan genom, meningkatkan kebutuhan akan pengelolaan dan analisis sekuens, dan pada akhirnya menyebabkan lahirnya bioinformatika.

Cabang Ilmu yang Terkait dengan Bioinformatika

Penyejajaran sekuens (sequence alignment) adalah proses penyusunan/pengaturan dua atau lebih sekuens sehingga persamaan sekuens-sekuens tersebut tampak nyata.Karena Bioinformatika merupakan sebuah bidang interdisipliner — bidang yang menggabungkan dua atau lebih disiplin ilmu dalam sebuah aktivitas, maka bioinformatika memiliki beberapa cabang ilmu yang saling berkaitan, diantaranya:

1. Biophysics, adalah sebuah bidang interdisipliner yang mengaplikasikan teknik-teknik dari ilmu Fisika untuk memahami struktur dan fungsi biologi (British Biophysical Society).
2. Computational Biology, merupakan bagian dari Bioinformatika (dalam arti yang paling luas) yang paling dekat dengan bidang Biologi umum klasik.
3. Medical Informatics. Menurut Amir Zakaria, medical informatics adalah "sebuah disiplin ilmu yang baru yang didefinisikan sebagai pembelajaran, penemuan, dan implementasi dari struktur dan algoritma untuk meningkatkan komunikasi, pengertian dan manajemen informasi medis.".
4. Cheminformatics, adalah kombinasi dari sintesis kimia, penyaringan biologis, dan pendekatan data-mining yang digunakan untuk penemuan dan pengembangan obat (Cambridge Healthech Institute's Sixth Annual Cheminformatics conference).
5. Genomics, merupakan setiap usaha untuk menganalisa atau membandingkan seluruh komplemen genetik dari satu spesies atau lebih.
6. Mathematical biology. Menurut Alex Kasman, mathematical biology melingkupi semua ketertarikan teoritis yang tidak perlu merupakan sesuatu yang beralgoritma, dan tidak perlu dalam bentuk molekul, dan tidak perlu berguna dalam menganalisis data yang terkumpul.
7. Proteomics. Menurut Michael J. Dunn, proteomics berkaitan dengan: "studi kuantitatif dan kualitatif dari ekspresi gen di level dari protein-protein fungsional itu sendiri". Yaitu: "sebuah antarmuka antara biokimia protein dengan biologi molekul".
8. Pharmacogenomics, adalah aplikasi dari pendekatan genomik dan teknologi pada identifikasi dari target-target obat.
9. Pharmacogenetics, merupakan bagian  dari  pharmacogenomics  yang  menggunakan  metode genomik/bioinformatika  untuk  mengidentifikasi  hubungan-hubungan  genomik, contohnya SNP (Single Nucleotide Polymorphisms), karakteristik dari profil respons pasien tertentu dan menggunakan informasi-informasi tersebut untuk memberitahu administrasi dan pengembangan terapi pengobatan.

Penerapan Utama Bioinformatika

• Basis data sekuens biologis
  Sesuai dengan jenis informasi biologis yang disimpannya, basis data sekuens biologis dapat berupa basis data primer untuk menyimpan sekuens primer asam nukleat maupun protein, basis data sekunder untuk menyimpan motif sekuens protein, dan basis data struktur untuk menyimpan data struktur protein maupun asam nukleat.
• Penyejajaran sekuens
  Penyejajaran sekuens atau sequence alignment adalah proses penyusunan/pengaturan dua atau lebih sekuens sehingga persamaan sekuens-sekuens tersebut tampak nyata.
• Prediksi struktur protein
  Secara kimia/fisika, bentuk struktur protein diungkap dengan kristalografi sinar-X ataupun spektroskopi NMR, namun kedua metode tersebut sangat memakan waktu dan relatif mahal. Sementara itu, metode sekuensing protein relatif lebih mudah mengungkapkan sekuens asam amino protein. Prediksi struktur protein berusaha meramalkan struktur tiga dimensi protein berdasarkan sekuens asam aminonya (dengan kata lain, meramalkan struktur tersier dan struktur sekunder berdasarkan struktur primer protein).
• Analisis ekspresi gen
  Ekspresi gen dapat ditentukan dengan mengukur kadar mRNA dengan berbagai macam teknik (misalnya dengan microarray ataupun Serial Analysis of Gene Expression.

Aprijani, D. A., M. Abdushshomad Elfaizi. 2004. "BIOINFORMATIKA: Perkembangan, Disiplin Ilmu dan Penerapannya di Indonesia", ftp://ftp.gunadarma.ac.id/pub/linux/docs/v06/Kuliah/SistemOperasi/2003/50/Bioinformatika.pdf. Diakses pada: 5 Oktober 2016.
Wikipedia. 2015. "Bioinformatika", https://id.wikipedia.org/wiki/Bioinformatika. Diakses pada: 6 Oktober 2016.