ژنومیک محاسباتی

ژنومیک محاسباتی (ژنتیک محاسباتی) به معنای استفاده از تجزیه و تحلیل محاسباتی و آماری برای تحلیل زیست شناختی توالی ژنوم شامل هر دو دنباله دی ان ای و آران ای و همچنین دیگر داده های «پس ژنومی» (یعنی داده های آزمایشی به دست آمده با تکنولوژی هایی که نیاز به توالی ژنوم، مانند میکروآرایه، دارند)، است. این روش ها به همراه رویکردهای محاسباتی و آماری برای درک عملکرد ژن ها به عنوان ژنتیک/ژنومیک محاسباتی و آماری نامیده می شوند. به همین ترتیب ژنومیک محاسباتی ممکن است به عنوان زیرمجموعه بیوانفورماتیک و زیست شناسی محاسباتی در نظر گرفته شود، اما تمرکز آن بر استفاده از همه ژنوم (به جای تک ژن) برای درک اصول اینکه چگونه ژنوم یک گونه خود را در سطح مولکولی و فراتر کنترل می کند، است. امروزه، با وجود حجم زیاده دادهٔ زیست شناختی، این ابزار به یکی از مهم ترین ابزارها برای کشف زیست شناختی تبدیل شده است.
کشف الگوهای نامحسوس در توالی ژنوم
معرفی شبکه های سیگنالینگ سلولی
معرفی فرایند تکامل ژن
پیش بینی مکان های دقیق ژن های انسانی با استفاده از تکنیک های مقایسه ژنتیکی با گونه های مختلف پستانداران و مهره داران
پیش بینی مناطق حفاظت شده ژنوم مرتبط با رشد اولیه جنین
کشف ارتباط میان الگوهای تکرار شده در توالی و بیان ژن های اختصاصی در هر بافت
اندازه گیری مناطق ژنوم که تکامل غیرمنتظره ای را تجربه کرده اند.
ژنومیک محاسباتی ریشه های مشترکی با بیوانفورماتیک دارد. در طی دهه ۱۹۶۰، مارگارت دیتوف و دیگران در بنیاد ملی تحقیقات بیومواد، پایگاه داده ای از توالی های پروتئینی همولوگ را برای مطالعات تکاملی جمع آوری کردند. تحقیقات آن ها یک درخت فیلوژنتیکی را ایجاد کرد که به کمک آن می توان تغییرات لازم برای تبدیل یک پروتئین خاص به پروتئین دیگر را براساس توالی های اسیدآمینه آن ها تعیین کرد. در نتیجه، آن ها یک ماتریس که احتمال وابستگی پروتئین ها را به یکدیگر نشان می داد، ایجاد کردند.
از دهه ۱۹۸۰، ایجاد پایگاه داده های توالی ژنوم آغاز شد. این پایگاه داده ها با چالش های جدیدی در جستجو و ارتباط با سایر پایگاه های اطلاعات ژنومیکی روبرو بودند. برخلاف الگوریتم جستجوی متن که در سایت هایی مانند گوگل یا ویکی پدیا استفاده می شود، جستجوی بخش هایی با شباهت ژنتیکی نیازمند یافتن رشته هایی است که به طور دقیق برابر نیستند ولی دارای شباهت هستند. این نکته منجر به توسعه الگوریتم نیدلمن-وانچ شد که یک الگوریتم برنامه نویسی پویا برای مقایسه مجموعه ای از توالی های آمینواسید با استفاده از ماتریس های امتیازدهی است. بعدها، الگوریتم بلست برای انجام جستجوهای سریع و بهینه از پایگاه داده های توالی ژن معرفی شد.
عبارت «ژنومیک محاسباتی» با ثبت توالی های ژنوم کامل در اواسط تا اواخر دهه ۱۹۹۰ مطرح شد. اولین جلسه کنفرانس سالانه ژنومیک محاسباتی توسط دانشمندان مؤسسه تحقیقات ژنوم در سال ۱۹۹۸ برگزار شد. این انجمن، این زمینه تازه مطرح شده را به عنوان یک زمینه عمومی ژنومیک یا زیست شناسی محاسباتی معرفی کرد. بری مارشال، برنده جایزه نوبل در سخنرانی خود در کنفرانس محاسبات ژنومیک در سال ۲۰۰۶ ارتباط بین هلیکوباکتر پیلوری و زخم معده را بیان کرد.