برنامه‌نویسی بایوپایتون

معرفی برنامه‌نویسی بایوپایتون

بایوپایتون بزرگ‌ترین و محبوب‌ترین بسته بیوانفورماتیک برای پایتون است. این شامل چندین زیر ماژول مختلف برای کارهای رایج بیوانفورماتیک است. توسط چاپمن و چانگ توسعه‌یافته است که عمدتاً در پایتون نوشته‌شده است. همچنین شامل کد C برای بهینه‌سازی قسمت محاسبات پیچیده نرم‌افزار است. روی ویندوز، لینوکس، Mac OS X و غیره قابل‌اجرا است.   

اساساً بایوپایتون مجموعه‌ای از ماژول‌های پایتون است که عملکردهایی برای مقابله با DNA، RNA و عملیات توالی پروتئین مانند تکمیل معکوس رشته DNA، یافتن نقش و موتیف در توالی پروتئین و غیره فراهم می‌کند. تجزیه‌وتحلیل‌های زیادی برای خواندن تمام پایگاه‌های داده ژنتیکی مانند GenBank،SwissPort، FASTA و غیره همچنین پوشه‌ها/ رابط‌ها برای اجرای سایر نرم‌افزارها / ابزارهای معروف بیوانفورماتیک مانند NCBI BLASTN، Entrez و غیره در داخل محیط پایتون وجود دارد. این پروژه‌های سیبلینگ مانند BioPerl، BioJava و BioRuby را دارد.

امکانات برنامه‌نویسی بایوپایتون

بایوپایتون پورتابل و واضح است و نحو یادگیری آن آسان است. برخی از ویژگی‌های برجسته در زیر ذکرشده است:

• قابل تفسیر، تعاملی و شی‌ءگرا.
• پشتیبانی از قالب‌های مربوط به FASTA،PDB،GenBank،Blast،SCOP،PubMed / Medline،ExPASy.
• گزینه‌ای برای برخورد با قالب‌های توالی.
• ابزاری برای مدیریت ساختارهای پروتئینی.
•  BioSQL مجموعه استاندارد جداول SQL برای ذخیره توالی به‌علاوه ویژگی‌ها و حاشیه‌نویسی.
• دسترسی به خدمات و پایگاه داده آنلاین، ازجمله خدمات NCBI Blast،Entrez،PubMed و خدمات ExPASY SwissProt، Prosite.
• دسترسی به خدمات محلی ازجمله Blast،Clustalw،EMBOSS.

اهداف برنامه‌نویسی بایوپایتون

هدف بایوپایتون فراهم آوردن دسترسی ساده، استاندارد و گسترده به بیوانفورماتیک از طریق زبان پایتون است. اهداف ویژه بایوپایتون در زیر ذکرشده است:

• دسترسی استاندارد به منابع بیوانفورماتیک
• ماژول‌ها و اسکریپت‌های قابل‌استفاده مجدد باکیفیت بالا.
• دست‌کاری سریع آرایه که می‌تواند در کد خوشه، PDB، بیزین و مدل مارکوف استفاده شود.
• تجزیه‌وتحلیل داده‌های ژنومی.

 مزایا برنامه‌نویسی بایوپایتون

بایوپایتون به کد بسیار کمتری نیاز دارد و دارای مزایای زیر است:

• نوع داده ریزآرایه مورداستفاده در خوشه‌بندی را فراهم می‌کند.
• فایل‌های نوع Tree-View را می‌خواند و می‌نویسد.
• پشتیبانی از داده‌های مورداستفاده برای تجزیه، نمایش و تجزیه‌وتحلیل PDB.
• از journal data مورداستفاده در برنامه‌های Medline پشتیبانی می‌کند.
• از پایگاه داده BioSQL پشتیبانی می‌کند که به‌طور گسترده از پایگاه داده استاندارد در میان تمام پروژه‌های بیوانفورماتیک استفاده می‌شود.

با ارائه ماژول‌هایی برای تجزیه یک فایل بیوانفورماتیک دریکشی record با قالب خاص یا یک کلاس عمومی از توالی به‌علاوه ویژگی‌ها، از توسعه تجزیه‌کننده پشتیبانی می‌کند.

برخی موارد استفاده ژنتیک جمعیت، ساختار RNA و غیره مورد بررسی قرار گیرد و سعی شود اهمیت جایگاه بایوپایتون در این زمینه مورد بررسی قرار گیرد.

ژنتیک جمعیت

ژنتیک جمعیت، مطالعه تنوع ژنتیکی در یک جمعیت است و شامل بررسی و مدل سازی تغییرات فرکانس‌های ژن‌ها و آلل‌ها در جمعیت‌ها در طول فضا و زمان است.

بایوپایتون ماژول Bio.PopGen را برای ژنتیک جمعیت فراهم می‌کند. این ماژول شامل تمام عملکردهای لازم برای جمع آوری اطلاعات در مورد ژنتیک کلاسیک جمعیت است.

ساختار RNA

سه ماکرومولکول بیولوژیکی مهم که برای زندگی ما ضروری هستندDNA،RNA  و پروتئین هستند. پروتئین‌ها مانند اسب بارکش برای سلول هستند و به عنوان آنزیم‌ها نقش مهمی دارند. DNA (اسید دئوکسی ریبونوکلئیک) به عنوان “طرح اصلی” سلول در نظر گرفته می‌شود. این اطلاعات کلیه اطلاعات ژنتیکی مورد نیاز برای رشد، جذب مواد مغذی و تکثیر سلول را به همراه دارد. RNA (اسید ریبونوکلئیک) به عنوان “فتوکپی DNA” در سلول عمل می‌کند.

بایوپایتون اشیا  Bio.Sequence را ارائه می‌دهد که نشان دهنده نوکلئوتیدها، بلوک‌های سازنده DNA و RNA است.