Bioinformatics: Tools and Applications

زیست شناسی در دهه گذشته پیشرفت فوق العاده ای داشته است که بخشی از آن به دلیل افزایش اتوماسیون در تولید داده ها از توالی به ژنوتیپ تا فنوتیپ است. زیست شناسی در حال حاضر بسیار یک علم اطلاعات است و بیوانفورماتیک ابزاری برای اتصال داده های بیولوژیکی به فرضیه ها فراهم می کند. بیوانفورماتیک: ابزارها و کاربردها توضیحات به روزی از حوزه های مختلف بیوانفورماتیک کاربردی، از تجزیه و تحلیل توالی، ادبیات، و داده های عملکردی گرفته تا عملکرد و تکامل موجودات را ارائه می دهد. توانایی پردازش و تفسیر حجم زیادی از داده ها با استفاده از توالی سنجی های جدید DNA با توان عملیاتی بالا که بار اضافی از داده های توالی را فراهم می کند، ضروری است. فصل‌های اولیه مقدمه‌ای بر تجزیه و تحلیل توالی‌های DNA و پروتئین، از تشخیص موتیف گرفته تا پیش‌بینی ژن و حاشیه‌نویسی، با فصل‌های خاص در پایگاه‌های داده DNA و پروتئین و همچنین تجسم داده‌ها را ارائه می‌دهند. فصل‌های اضافی بر تجزیه و تحلیل بیان ژن از دیدگاه ریزآرایه‌های سنتی و رویکردهای جدیدتر مبتنی بر توالی تمرکز می‌کنند، به دنبال آن مقدمه‌ای بر حوزه در حال تکامل فنومیک، با فصل‌های خاصی که به جزئیات پیشرفت‌ها در تجزیه و تحلیل پدیده‌های گیاهی و میکروبی می‌پردازد و فصلی به موضوع مهم می‌پردازد. استانداردهای ژنومیک عملکردی فصل‌های بعدی حوزه پایگاه‌های اطلاعاتی ادبیات و ابزارهای معدنی مرتبط را ارائه می‌کنند که برای تفسیر حجم وسیع اطلاعات بیولوژیکی منتشر شده ضروری‌تر می‌شوند، در حالی که فصول پایانی بیوانفورماتیک را صرفاً از دیدگاه توسعه‌دهندگان ارائه می‌کنند و داده‌ها و پایگاه‌های اطلاعاتی مختلف و همچنین توصیف می‌کنند. زبان های برنامه نویسی رایج که برای کاربردهای بیوانفورماتیک استفاده می شوند. این فصل ها مقدمه و انگیزه ای برای راه های بیشتر برای اجرا فراهم می کند. هدف این جلد، فراهم کردن منبعی برای دانشجویان زیست‌شناسی است که می‌خواهند درک بیشتری از حوزه تجاوزگر بیوانفورماتیک داشته باشند، و همچنین دانشمندان رایانه‌ای که علاقه‌مند به یادگیری بیشتر در مورد رشته بیوانفورماتیک کاربردی هستند.

دیوید ادواردز مدرک افتخاری در کشاورزی از دانشگاه ناتینگهام در سال 1989 و دکترا از دپارتمان علوم گیاهی دانشگاه کمبریج، انگلستان در سال 1997 به دست آورد. او سمت هایی را در دانشگاه داشته است. (دانشگاه آدلاید، استرالیا؛ دانشگاه کمبریج، انگلستان؛ و دانشگاه مک گیل، کانادا)، دولت (مرکز تحقیقات لانگ اشتون، بریتانیا، گروه صنایع اولیه، ویکتوریا، استرالیا) و صنعت (دانه های ICI، انگلستان). دیوید در حال حاضر یک محقق اصلی در دانشگاه کوئینزلند استرالیا است و گروه بیوانفورماتیک را در مرکز استرالیایی ژنومیک عملکردی گیاهی رهبری می کند. زمینه های مورد علاقه دیوید شامل بیوتکنولوژی کشاورزی کاربردی است. ساختار و بیان ژنوم گیاهان؛ کشف و کاربرد نشانگرهای ژنتیکی مولکولی؛ و بیوانفورماتیک کاربردی، با تمرکز بر محصولات گندم، جو و براسیکا.

دیوید هانسن دارای لیسانس شیمی از دانشگاه کوئینزلند، بریزبن و دکترای فیزیک آماری از دانشگاه ملی استرالیا است. دیوید پس از توسعه ابزارهای بیوانفورماتیک در مؤسسه علوم ویزمان، اسرائیل و مؤسسه بیوانفورماتیک اروپایی، کمبریج، تحقیق و توسعه داده‌های ژنومی SRS و نرم‌افزار یکپارچه‌سازی ابزار را در LION bioscience در کمبریج از سال 1998 تا 2004 رهبری کرد. دیوید اکنون یک پژوهشگر اصلی است. دانشمند در مرکز تحقیقات سلامت الکترونیکی استرالیا CSIRO و بسیاری از پروژه های تحقیقاتی در سلامت الکترونیک را با هدف بهبود جمع آوری و استفاده از اطلاعات مربوط به سلامت بیمار هدایت می کند. این پروژه های تحقیقاتی در زمینه های یکپارچه سازی داده های سلامت و اصطلاحات بالینی، تصویربرداری زیست پزشکی و نظارت از راه دور بیمار هستند.

جیسون استاجیچ در سال 1999 مدرک لیسانس علوم کامپیوتر را از دانشگاه دوک در دورهام، NC دریافت کرد و به عنوان برنامه نویس برای مرکز ژنتیک انسانی در دانشگاه دوک کار کرد. مرکز پزشکی به مدت دو سال در ساخت سیستم هایی که از تحقیقات نقشه برداری ژن بیماری های انسانی پشتیبانی می کنند کمک می کند. او در سال 2006 دکترای ژنتیک و ژنومیک را از دانشگاه دوک به پایان رساند و پس از آن دوره پسا دکتری را در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی با کمک هزینه تحصیلی از موسسه میلر برای تحقیقات پایه در علوم به پایان رساند. جیسون در حال حاضر استادیار بیوانفورماتیک در گروه آسیب شناسی گیاهی و میکروبیولوژی در دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید است. تحقیقات جیسون بر تکامل قارچ‌ها متمرکز است که تغییرات را در مقیاس ژن و ژنوم در میان جمعیت‌ها و در سراسر کشور با استفاده از روش‌های محاسباتی و مقایسه‌ای مطالعه می‌کنند. او به پیدایش و تکامل پاتوژن ها و تکامل رشد و شکل ها در قارچ های چند سلولی علاقه مند است.

Biology has progressed tremendously in the last decade due in part to the increased automation in the generation of data from sequences to genotypes to phenotypes. Biology is now very much an information science and bioinformatics provides the means to connect biological data to hypotheses. Bioinformatics: Tools and Applications provides up-to-date descriptions of the various areas of applied bioinformatics, from the analysis of sequence, literature, and functional data to the function and evolution of organisms. The ability to process and interpret large volumes of data is essential with the application of new high throughput DNA sequencers providing an overload of sequence data. Initial chapters provide an introduction to the analysis of DNA and protein sequences, from motif detection to gene prediction and annotation, with specific chapters on DNA and protein databases as well as data visualization. Additional chapters focus on gene expression analysis from the perspective of traditional microarrays and more recent sequence based approaches, followed by an introduction to the evolving field of phenomics, with specific chapters detailing advances in plant and microbial phenome analysis and a chapter dealing with the important issue of standards for functional genomics. Further chapters present the area of literature databases and associated mining tools which are becoming increasingly essential to interpret the vast volume of published biological information, while the final chapters present bioinformatics purely from a developers point of view, describing the various data and databases as well as common programming languages used for bioinformatics applications. These chapters provide an introduction and motivation to further avenues for implementation. Together, this volume aims to provide a resource for biology students wanting a greater understanding of the encroaching area of bioinformatics, as well as computer scientists who are interested learning more about the field of applied bioinformatics.

David Edwards gained an Honours degree in agriculture from the University of Nottingham in 1989 and a PhD from the Department of Plant Science, University of Cambridge, UK in 1997. He has held positions within academia (University of Adelaide, Australia; University of Cambridge, UK; and McGill University, Canada), government (Long Ashton Research Centre, UK, Department of Primary Industries, Victoria, Australia) and industry (ICI seeds, UK). David is currently a Principle Research Fellow at the University of Queensland, Australia and leads the bioinformatics group within the Australian Centre for Plant Functional Genomics. David’s areas of interest include applied agricultural biotechnology; the structure and expression of plant genomes; the discovery and application of molecular genetic markers; and applied bioinformatics, with a focus on wheat, barley and Brassica crops.

David Hansen has a Bachelor of Science in Chemistry from the University of Queensland, Brisbane and a PhD in statistical physics from Australian National University. After developing bioinformatics tools at the Wiezmann Institute of Science, Israel and European Bioinformatics Institute, Cambridge, David led the research and development of the SRS genomic data and tool integration software at LION bioscience in Cambridge from 1998 to 2004. David is now a Principal Research Scientist at the CSIRO Australian E-Health Research Centre and leads many research projects in e-Health aimed at improving the collection and use of information relevant to patient health. These research projects are in the areas of health data integration and clinical terminologies, biomedical imaging and remote patient monitoring.

Jason Stajich earned a Bachelor of Science in Computer Science from Duke University in Durham, NC in 1999 and worked as a programmer for the Center for Human Genetics at Duke University Medical Center for two years assisting in building systems supporting human disease gene mapping research. He completed a PhD in Genetics and Genomics from Duke University in 2006 followed by postdoctoral training at the University of California, Berkeley on fellowship from the Miller Institute for Basic Research in Science. Jason is currently an Assistant Professor of Bioinformatics in the Department of Plant Pathology and Microbiology at the University of California, Riverside. Jason’s research focuses on the evolution of fungi studying change at gene and genome scale among populations and across the kingdom employing computational and comparative approaches. He is interested in the emergence and evolution of pathogens and the evolution of development and forms in multicellular fungi.