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Entenda mais sobre a bioinformática, seu estudo e objetivos

A bioinformática é uma área híbrida da ciência, associada ao estudo da genética e genômica, que usa princípios da ciência computacional para analisar, armazenar e divulgar dados e informações biológicas complexas. A subdisciplina é essencial para a maioria dos estudos da biologia e possibilita um maior entendimento sobre a saúde humana, doenças e possíveis cuidados médicos. 

Profissionais da área de bioinformática são biólogos com treinamento de ciência computacional ou programadores e matemáticos que aprendem os fundamentos da biologia.

A área analisa as sequências de moléculas biológicas, como DNA, RNA e proteínas para a comparação dessas sequências em ou entre organismos. Considerada como a linguística da genética, a bioinformática estuda padrões dentro das sequências de DNA.

Ela surgiu a partir dos avanços das descobertas biológicas e da necessidade da geração de dados dessas descobertas. 

O papel da informática

A informática possibilita um armazenamento de informações maior, que se estende para a criação de banco de dados capazes de conter diversos estudos diferentes, associando-os um com o outro. Desse modo, a comparação e análise de um assunto é otimizada. 

Além disso, a tecnologia tem capacidade de prever o comportamento de proteínas e de modelar reações químicas dentro de células.

Imagem de  ThisisEngineering RAEng no Unsplash

As informações da bioinformática

Os dados clássicos da bioinformática, além da sequência de DNA, RNA e proteínas, inclui outros fatores essenciais para o entendimento da biologia. Seja estruturas tridimensionais de proteínas, ácidos nucléicos e a natureza e transformações de moléculas, o armazenamento dessas informações em banco de dados públicos facilita o trabalho de diversos cientistas e biólogos. 

Essas informações podem ser categorizadas em: 

  • Transcrição: transcriptoma, o conjunto de transcritos de RNA em uma célula;
  • Proteômica: conjunto de proteínas em uma célula ou sistema;
  • Fenômica: fenótipos em uma escala genômica ampla;
  • Quimioinformática: análise computacional de dados químicos e bioquímicos.

Objetivo da bioinformática 

Além da necessidade armazenamento para esses dados, a bioinformática tem o objetivo de criar algoritmos para a medição de similaridade de sequências biológicas. O algoritmo Needleman-Wunsch, por exemplo, é comumente utilizado na área e ajuda a criar um alinhamento de pares de sequências. 

Embora útil, o Needleman-Wunsch pode ser lento, portanto, outros algoritmos são utilizados e desenvolvidos constantemente no meio dessa ciência. Outro exemplo é o Basic Local Alignment Search Tool (BLAST), que pode ser traduzido como Ferramenta Básica de Pesquisa de Alinhamento Local. Em conjunto com outra ferramenta, o iterado específico de posição (PSI), esses programas contam com uma rapidez característica e a sensibilidade para encontrar sequências.

Por outro lado, outros algoritmos ajudam na previsibilidade de dados biológicos, como interações de proteínas e outros elementos importantes nessa área. 

Desvantagens 

Assim como toda e qualquer área da informática, a bioinformática conta com uma margem de erro relacionada às tecnologias envolvidas nos processos de armazenamento de dados. De acordo com dois estudos realizados na Universidade do Estado da Pensilvânia, duas das maiores ferramentas do meio da bioinformática permitem imprecisões e inconsistências na análise e nos resultados.

Entre as ferramentas estudadas estão o estimador minimizador Jaccard e o estimador MinHash. Ambos são métodos utilizados para esboços de dados dentro da pesquisa genômica. 

Especialistas descobriram que, não importa quantos pontos de dados se coloque no esboço, a divergência entre dois genomas continua imprecisa no estimador Jaccard. Já do MinHarsh, propriedades estatísticas de pontos de dados de esboço são afetados pela evolução. 

Portanto, embora necessárias dentro dessa ciência, especialistas acreditam que as ferramentas da bioinformática devem ser usadas com cautela. Apesar do avanço tecnológico da área ter possibilitado o estudo de diversas vertentes da biologia que antes eram quase impossíveis, a dependência da tecnologia pode vir com alguns erros evitáveis.