Wat is bioinformatics, of in het Nederlands: bioinformatica?


Dat is een goede vraag, en de meeste betrokkenen zullen daar een ander antwoord op geven. Bioinformatica is het nieuwste vak dat je aan een universiteit kunt studeren. Het is waarschijnlijk ook het vak met de beste garantie op een baan na je studie of na je promotie. De beste 'grappige' beschrijving van wat een bioinformaticus nu eigenlijk doet komt van Kevin Karplus: "A bioinformaticist is somebody who six weeks after his study earns more than his professor".

Maar dit beantwoordt nog niet wat bioinformatica nu eigenlijk is. Prof. W. Stiekema begon zijn inaugurele rede op 25 november 1999 met: "Ik kan het U niet kwalijk nemen als U niet weet wat bioinformatica is. Het woord "bioinformatica" komt namelijk niet voor in de 13de druk van "de Dikke van Dale", die begin dit jaar gepubliceerd is. Op zich is dat niet zo verwonderlijk. De term bioinformatica is immers pas in 1991 voor het eerst in de wetenschappelijke literatuur gesignaleerd [1]. Aan mij dus de taak U duidelijk te maken wat bioinformatica is en wat je er mee kan doen. Ik hoop dat dit er toe leidt dat in de volgende editie van "de Dikke van Dale" het woord "bioinformatica" net zo vanzelfsprekend wordt opgenomen als dit jaar de woorden "internet" end "cyberspace". En dan wel zonder streepje tussen bio en informatica om de eenheid ervan te benadrukken."

Tot zover bioinformatica. Ikzelf heb mijn vakgebied altijd "BIOinformatica" genoemd om duidelijk doel (bio) en middel (informatica) aan te geven, maar ik ben het helemaal met Prof Stiekema eens dat de twee helften van het woord onlosmakelijk met elkaar verbonden zijn.

 

Maar goed, nu zijn we er nog niet. Wat doet een bioinformaticus dan?

 

Een bioinformaticus is meestal iemand die eigenlijk alle exacte vakken op school wel leuk vond. Een bioinformaticus studeert meerdere dingen. Bijvoorbeeld informatica met veel bijvakken biologie en chemie, of hij/zij studeert biologie en kiest daarbij een grondige programmeer cursus. De meeste richtingen in de chemie zijn een ideale vooropleiding voor bioinformatica. In alle gevallen volgt een bioinformaticus in het begin van de opleiding een paar specifieke bioinformatica cursussen, en werkt aan het eind van zijn opleiding een jaar mee aan een bioinformatisch research project.

 

Om nu duidelijk te maken wat bioinformatica precies is zal ik hier kort de inhoud van een paar representatieve delen van een paar cursussen bespreken.

 

  

Bioinformatica principes

 

Het belangrijkste principe van de bioinformatica is het principe van de homologie. Er is sprake van homologie als dingen zo goed op elkaar lijken dat aan de hand van die gelijkenis conclusies getrokken kunnen worden. Zo weten we aan de hand van onderzoek van R Schneider [2] dat als de sequenties van twee eiwitten in een zogenaamde sequentie vergelijking zo veel op elkaar lijken dat meer dan 25% van de aminozuren identiek zijn, dan kun je er van uitgaan dat de eiwitten hetzelfde opvouwings patroon hebben. In de doe-het-zelf opgaven op de volgende pagina zul je daar een voorbeeld van zien. Er zijn veel meer voorbeelden van homologie, maar de tijd is beperkt, en als jullie bioinformatica als afstudeervak kiezen na je favoriete vooropleiding, dan besteden we nog wel een paar dagen aan dit onderwerp.

 

Een ander belangrijk aspect van vele bioinformatica studies is gerelateerd aan het homologie principe, en dat is evolutie. We gaan ervan uit dat evolutie ons gebracht heeft waar we nu zijn. De schrijver dezes heeft veel meer dan 90% van al zijn genen gemeenschappelijk met een aap, en een procent of 90 ongeveer met een varken (leuke grapjes zoals "ja dat zie ik" zullen tijdens de lezing maar matig gewaardeerd worden `'-). In de doe-het-zelf opgaven op de volgende pagina zul je zelf de kans krijgen dit te bewijzen.


Wat kunnen we doen met evolutie? Waar kunnen we het voor gebruiken? Wel, door dat de evolutie er toe heeft geleid dat bepaalde enzymen in verschillende species met verschillende sequenties toch dezelfde reacties uitvoeren, hebben we een manier om te voorspellen welke mutaties we zouden kunnen maken in een enzyme dat in een industrieel proces gebruikt moet worden. In de doe-het-zelf opgaven op de volgende pagina zul je daar een voorbeeld van zien.

 

Begrip van eiwit strukturen is een belangrijk aspect van de bioinformatica studie. Eiwitten spelen een rol in alle aspecten van het leven. Niet alleen heb ik zo'n 150.000 eiwitten in lijn lichaam, maar eiwitten worden gebruikt in duizenden industrieele processen. Vaak is het in de industrie handig een eiwit een beetje te veranderen. Als je het stabieler wil maken, of een andere smaak wil geven, of wilt voorkomen dat het oxideert in de vanille pudding, dan moet je natuurlijk wel weten wat je moet doen. Je kunt als een wilde idioot gaan muteren, of je kunt er eerst even over nadenken.... Dit laatste onderwerp is best wel erg ingewikkeld, en dat doe je nog niet in het eerste jaar, maar we willen je in een van de opgaven toch een heel klein beetje een idee geven.

 

 

De tabel hieronder maakt het mogelijk naar andere paginas te springen.