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Pesquisa Um guia bÆsico e amplo sobre os diversos aspectos dessa nova ciŒncia

BioinformÆtica:

Manual do UsuÆrio Ilustraçıes cedidas pelos autores

Figura 1: O Dogma Central da BiologiaMolecular

Francisco Prosdocimi

MestrandoemGenØticaeEspecialista em BioinformÆtica UniversidadeFederaldeMinasGerais franc@icb.ufmg.br

Gustavo Coutinho

Cerqueira

BacharelemCiŒnciadaComputaçªoe Especialista em BioinformÆtica UniversidadeFederaldeMinasGerais cerca@csr.ufmg.br

Eliseu Binneck

Doutor em CiŒncia e Tecnologia de SementeseEspecialistaem BioinformÆtica EmbrapaSoja binneck@cnpso.embrapa.br

AcÆcia Fernandes Silva

Mestre em Agronomia e Especialista em BioinformÆtica EmpresaPernambucanadePesquisa AgropecuÆria acacia@ipa.br

Adriana Neves dos Reis

BacharelemInformÆticaeEspecialista em BioinformÆtica Universidade do Vale do Rio dos Sinos adriana@exatas.unisinos.br

Ana Carolina Martins

Junqueira

Mestre em GenØtica e Biologia MoleculareEspecialistaem BioinformÆtica UniversidadedeCampinas anacmj@unicamp.br

Ana Cecília Feio dos Santos

MestrandaemGenØticaeBiologia MoleculareEspecialistaem BioinformÆtica UniversidadeFederaldoParÆ cecifeio@ufpa.br

Antônio Nhani Jœnior

Doutor em Bioquímica e Especialista em BioinformÆtica UniversidadeEstadualPaulista nhani@fcav.unesp.br

Charles I. Wust

MestrandoemCiŒnciasdaComputaçªo e Especialista em BioinformÆtica UniversidadeFederaldeSanta Catarina wust@inf.ufsc.br

Fernando Camargo Filho

Mestrando em Biotecnologia Vegetal e Especialista em BioinformÆtica Universidade de Ribeirªo preto camargo@odin.unaerp.br

Jayme Lourenço Kessedjian AnalistadesistemaseEspecialistaem BioinformÆtica Embrapa Agrobiologia jayme@cnpab.embrapa.br

Jorge H. Petretski

Prof.AssociadoeEspecialistaem BioinformÆtica UniversidadeEstadualdoNorte Fluminense jhpetretski@uenf.br

Luiz Paulo Camargo AnalistadeSistemaseEspecialistaem BioinformÆtica Universidade de Ribeirªo Preto luizpcam@uol.com.br

Ricardo de Godoi Mattos

Ferreira

BacharelemCiŒnciasBiológicaseEspecialista em BioinformÆtica UniversidadedeSªoPaulo ricgmf@lineu.icb.usp.br

Roceli P. Lima

Mestrando em InformÆtica e Especialista em BioinformÆtica UniversidadedoAmazonas rossi@horizon.com.br

Rodrigo Matheus Pereira

MestrandoemMicrobiologiaeEspecialista em BioinformÆtica UniversidadeEstadualPaulista rodrigus@fcav.unesp.br

Sílvia Jardim

MestreemFarmacologiaeEspecialistaem BioinformÆtica Embrapa Milho eSorgo silviajardim@yahoo.com.br

Vanderson de Souza Sampaio

MestrandoemGenØticaeBiologia MoleculareEspecialistaem BioinformÆtica UniversidadeFederaldoParÆ vander@ufpa.br urea V. Folgueras-Flatschart

Doutora em Microbiologia e Especialista em BioinformÆtica UniversidadeFederaldeMinasGerais folguera@bol.com.br

Do início atØ meados do sØculo passado os geneticistas e químicos se questionaram sobre a natureza química do material genØtico. Das pesquisasdesenvolvidas,surgiuaconclusªodeque o DNA era a molØcula que armazenava a informaçªo genØtica e, em 1953, sua estrutura químicafoidesvendadanoclÆssicotrabalhode Watson e Crick. Com a posterior descoberta do códigogenØticoedofluxodainformaçªobiológica,dosÆcidosnuclØicosparaasproteínas,tais polímerospassaramaconstituirosprincipais objetos de estudo de uma nova ciŒncia, a BiologiaMolecular.LogosurgirammØtodosdeseqüenciamentodessespolímeros,principalmente do DNA, que permitiam a investigaçªo de suas seqüŒnciasmonomØricasconstituintes.Desde entªo, mais de 18 bilhıes dessas seqüŒncias jÆ foramproduzidaseestªodisponíveisnosbancosdedadospœblicos.

Na segunda metade da dØcada de 90, com o surgimento dos seqüenciadores automÆticos de DNA, houve uma explosªo na quantidade de seqüŒnciasaseremarmazenadas,exigindorecursoscomputacionaiscadavezmaiseficientes.AlØm doarmazenamentoocorria,paralelamente,anecessidadedeanÆlisedessesdados,oquetornava indispensÆvelautilizaçªodeplataformascomputacionaiseficientesparaainterpretaçªodosresultadosobtidos.

AssimnasciaabioinformÆtica.EssanovaciŒnciaenvolveriaauniªodediversaslinhasdeconhecimento a engenharia de softwares, a matemÆ- tica, a estatística, a ciŒncia da computaçªo e a biologiamolecular.OsprimeirosprojetosnaÆrea eram compostos por profissionais de diferentes áreas da biologia e informÆtica e percebia-se uma certa dificuldade decomunicaçªo:enquantoobiólogo procurava uma soluçªo que levasseemconsideraçªoasincertezas e erros que ocorrem na prÆtica, o cientistadacomputaçªoprocurava umasoluçªoeficienteparaumproblemabemdefinido.Assim,surgiua necessidade de um novo profissional, que entendesse bem ambas as Æreas e fizesse a ponte entre elas: o Bioinformata. Esse profissional deveriateroconhecimentosuficiente parasaberquaiseramosproblemas biológicos reais e quais seriam as opçıesviÆveisdedesenvolvimento e abordagem computacional dos problemasemquestªo.

Dadoosucessoeaimportância que alcançaram os projetos Genoma e seus desmembramentos, o bioinformatatemsidoumprofissional requisitado e raro. No exterior, podemserencontradospelomenos 122cursosdeformaçªoembioinformÆtica,emsuagrandemaioriacentradosnaAmØricadoNorteeEuropa (http://linkage.rockefeller.edu/wli/ bioinfocourse/).NoBrasil,entretanto,atØoiníciodesteano,nªoexistiam cursos que formassem tais profissionais especializados. Políticas científicasgovernamentaistŒmprocuradoincentivaraformaçªodegrupos de pesquisa e de pessoal nessa Ærea,financiandoprojetosecriando cursosdepós-graduaçªo.Em2002, foiimplantadooprimeiroCursode Especializaçªo(pós-graduaçªolato sensu) do LNCC (http://w. lncc.br/~biologia) - do qual formamos a segunda turma. Ainda neste ano foi autorizada pela CAPES a criaçªodedoiscursosdedoutorado em BioinformÆtica, um na USP e outro na UFMG (http://w. capes.gov.br/).

Parece-nos que cada vez mais a bioinformÆticavaisernecessÆriapara aanÆlisededadosembiologiamolecular e, nesse sentido, o presente artigo foi escrito com o intuito de conterasinformaçıesmaisrelevantes para quem deseja começar a trabalhar na Ærea. Assim, tentamos apresentar os principais conceitos relacionadosàbiologiaeàcomputaçªo,ossoftwaresmaisutilizados,os sitesmaisfreqüentadoseasprincipais Æreas de interesse.

Sistemasoperacionais

O sistema operacional (SO) Ø o principal programa de um computador. Ele Ø responsÆvel pelo gerenciamento da memória, pelo acesso aos discos e tambØm intermedeia todo acesso aos componentes físicos da mÆquina(hardware).

Os SOs mais conhecidos e utilizadossªoaquelesbaseadosnoWindows, Unix e MacOS. Muitas das aplicaçıes utilizadasembioinformÆticasªocompiladasedistribuídasparaaexecuçªo em plataformas derivadas do Unix, portanto o conhecimento desse sistemaoperacionalØdegrandeimportânciaparaaquelesquedesejamaprofundar-senaÆrea.ApreferŒnciaporsistemasbaseadosemUnixdeve-seaofato dequetaissistemassªonormalmente mais confiÆveis, gerenciam melhor o trabalhocomgrandesquantidadesde dadosequealgumasdesuasvariantes, comooLinux,possuemcódigoaberto edistribuiçıesgratuitas.

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