安徽农业科学,2000,28(1):116-117,118JournalofAnhuiAgriculturalSciences生物信息学初探赵伟李莉向太和杨剑波(安徽省农业科学院,合肥230031)摘要生物信息学是生命科学与计算机科学相结合产生的一门新兴学科,笔者介绍了生物信息学的概念、意义、研究范围及研究现状等,提出我国开展生物信息学研究所面临的制约因素及对策。关键词生物信息学;现代生物技术;计算机科学随着现代生物技术的迅速崛起,有关核酸和蛋白质的序列和结构的数据呈指数级增长,利用计算机对生物信息进行管理成为必然,生命科学与计算机科学相结合产生了一门新兴的学科)生物信息学(bioinformatics)。1生物信息学的概念生物信息学是利用计算机对生命科学研究中生物信息进行存储、检索和分析的科学。其研究主要是利用计算机存储核酸和蛋白质的序列,研究科学的算法,编制相应的软件对序列进行分析、比较与预测,找出规律。2生物信息学的意义对于绝大多数生命科学的科研工作者,生物信息学无疑是一种强有力的工具。对已有数据的研究和理解一直是富有挑战性的重要课题。根据统计原理,某种程度上统计结果的显著性与数据量的对数成正比,因此大量基于数据库的研究工作将随数据库容量的增长而有所突破。如蛋白质的结构预测目前虽无法解决,但随着有关蛋白质中数据特别是新折叠类型的大量增加,此难题必会有重大进展。人类基因组计划旨在从基因水平上揭示疾病的本质,在读出全部基因组序列后,生物信息学最重要的研究内容就是如何读懂这些数据,从而揭示生命的奥秘,生物信息学科也将随之得到巨大发展,并将会对生命科学带来革命性的变革。它的成果不仅对相关基础科学起巨大的推动作用,还将对医药、食品、农业等产业产生巨大影响。可以说,生物信息学是当今?科学和自然科学的重大前沿领域之一,同时也将是21世纪自然科学的核心领域之一。3生物信息学的研究范围和任务(1)数据库的建立和优化。建立生物信息数据库是生物信息学的基础工作。应科学地规划数据库,建立统一、规范、开放的数据库系统,实现数据共享,为进一步的分析提供基础。(2)数据库理论研究、软件的研制、序列的排列比较,对新序列的识别与预测等。(3)生物信息学人才的培养。4生物信息学发展现状4.1生物信息学研究机构由于生物信息学的重要意义,世界各国极为重视,纷纷成立了相应研究机构。欧美各国及日本相继成立了生物信息数据中心,如美国的国家生物技术信息中心、国家基因组资源中心,英国的欧洲生物信息研究所,日本的国作者简介:赵伟(1969-),男,助理研究员,主要从事信息技术农业应用研究,近年开始从事生物信息学研究。收稿日期:1999207212家遗传学研究所等。其中,以欧洲各国为主的欧洲分子生物网络组织是目前国际上最大的分子生物信息研究、开发、服务机构,通过计算机网络使英、德、法、瑞士等国家生物资源实现共享。4.2数据库的建立数据库是生物信息学的主要内容,目前世界各国纷纷建立了生物信息数据库,其数量呈爆炸性增长,几乎覆盖了生命科学的各个领域。主要有美国国立卫生研究院全国生物技术研究中心(NCBI)的GenBank(http://www.ncbi.nlm.nih.gov);欧洲生物信息学研究所(EBI)的(EMBL)(http://www.embl2heidelberg.de)数据库;日本国立遗传学研究所(NIG)的DN数据库(DDBJ)(http://wwnig.ac.Aw.jp);瑞士生物信息学研究所(SIB)的SWISS2PRO(http://Twww.expasy.ch/sprot2top.html);美国Brookhaven国家实验室(BNL)的PDB(http://www.rcsb.org/pdb/);NCBI开发的ENTREZ系统综合了上述各大数据库的信息和MEDLINE的文献信息。当前生物信息数据库呈现以下特点:(1)高度计算机和网络化。计算机和网络化是生物信息学的一个重要特点。EMBNet(EuropeanMolecularBiologyNetwork)已经连接了22个国家节点和8个大型生物计算中心,成为最大的生物信息学区域网络。许多核酸和蛋白质序列数据库如GenBank、EMBL、DDBJ、SWISS2PROPDB等已从工作站升级到大型服务器,并建立了与T、Internet的连接,开通了电子邮件服务器,向用户免费提供序列分析服务。只要用户按规定的格式向电子邮件服务器发送序列分析请求,电子邮件服务器即可完成序列分析,用户无需知道有关程序的具体操作步骤,这为分子生物学家提供了极大方便。电子邮件服务器的功能不同,其规定的格式也各不相同。对于大多数电子邮件服务器,用户只要向它发送请求帮助(Help)信息,即可得到一份使用说明,告