生物信息学

——Bioinformatics

作者：Ron D Appel；Ernest Feytmans

出版：World Scientific Publishing Co.Pte.Ltd.

索书号： Q811.4/B615r/2009/Y

藏书地点：武汉大学图书馆藏

计算机科学根源于过去几十年里功能强大的计算机大量的发展。计算的硬件设备和基于算法的计算机方法学的发展不仅迅速，而且广受欢迎，在许多学术研究领域都被当做一个新颖的工具来使用。这些学术研究领域主要是自然科学和工程科学领域，除此之外，还有社会科学和人文科学领域。

计算机科学因其在数据收集，存储，处理和分析方面的杰出贡献而被科学家们所熟知，也因此产生了关于分子结构的建模、预测和设计以及与医学直接相关的功能特性的高效策略。用计算机对来自不同物种的DNA序列进行比对为物种的进化研究提供了有价值的观点，这也使计算机比对成为活体物种系统研究的一个强力工具。当前关于计算机生物学的书证实了这个研究领域对生命科学的许多悬而未决的问题有重大影响。

生物学研究和技术的进步导致研究数据的飞速增长。数据量的迅速扩增需要大量的存储能力，强大的计算资源和精确的数据分析算法，生物信息应运而生，它就是为生命科学研究者提供这一些所需的一个领域。

生物信息学最早的时候只是那些钟爱电脑技术的生物学家和热爱生命科学的计算机学家的专利，但如今它已发展成为一门完全成熟的学科，有其自身的专业人才，也有相应的本科生和研究生教育，以及专门的国际会议和期刊。

生物信息学利用应用数学、信息学、统计学和计算机科学的方法研究生物学的问题。目前的生物信息学基本上只是分子生物学与信息技术（尤其是互联网技术）的结合体。生物信息学的研究材料和结果就是各种各样的生物学数据，其研究工具是计算机，研究方法包括对生物学数据的搜索（收集和筛选）、处理（编辑、整理、管理和显示）及利用（计算、模拟）。目前主要的研究方向有：序列比对、基因识别、基因重组、蛋白质结构预测、基因表达、蛋白质反应的预测，以及建立进化模型。

生物信息学作为一门新的学科领域，它是把基因组DNA序列信息分析作为源头，在获得蛋白质编码区的信息后进行蛋白质空间结构模拟和预测，然后依据特定蛋白质的功能进行必要的药物设计。基因组信息学，蛋白质空间结构模拟以及药物设计构成了生物信息学的3个重要组成部分。从生物信息学研究的具体内容上看，生物信息学应包括这3个主要部分：一、新算法和统计学方法研究；二、各类数据的分析和解释；三、研制有效利用和管理数据新工具。

生物信息学在短短十几年间，已经形成了多个研究方向，包括：序列比对，蛋白质比对，基因识别分析，分子进化，序列重叠群装配，遗传密码研究，药物设计，基因表达谱分析，代谢网络分析，基因芯片设计和蛋白质组学数据分析等等。随着电脑科技的进步，第三代测序的出现，以及数据库容量的爆炸式增长，生物信息学的重要作用越来越明显，无论是从事生命科学领域内哪个方向的研究，懂一点生物信息学知识，对研究人员设计实验和分析数据都有莫大的帮助。如今，越来越多的国外实验室在招聘博士后的时候，把懂得生物信息学作为了一项重要的考量依据。其中，来自瑞士的瑞士生物信息学研究所在生物信息学方面的研究处于全球领先地位，也经常在世界范围内招聘生物信息学方面的博士后。

《生物信息学：来自瑞士的观点》一书是由瑞士生物信息学研究所的Ron D Appel和Ernest Feytmans两人编写，主要是从瑞士人的角度，介绍了生物信息学的基本情况。在瑞士，生物信息学兴起于二十世纪八十年代，当时一批热忱的科学家着手兴建能够被世界各地的科学家访问和使用的生物数据库以及电脑工具。到了1998年，瑞士生物信息研究所（SIB)成立。经过十年的发展，SIB已成为世界生物信息学研究领域的领头羊之一。瑞士生物信息学研究所，致力于创造生物信息学生命科学更好的未来。其使命是在生命科学关键领域提供世界一流的生物信息资源，如基因组学、蛋白质组学和系统生物学研究资源；领导和协调瑞士生物信息学领域。

这本书主要讲的就是瑞士在生物信息学领域的研究进展，既包括研究工作，也包括在基因组和基因表达分析，蛋白质和蛋白质组研究，进化生物信息学，以及生物系统建模方面做的主要的基础构建的努力。该书旨在帮助生物信息学的研究者能够理解今日这门学科的各个方面，并鼓励新的科学家进入到这个蒸蒸日上的领域中来。

序

前言

编写名单

第一部分 基因和基因组

第一章 DNA序列基序的发现和鉴定方法

第二章比较基因组分析

第三章从分子到模型：大规模数据的高级分析

第四章基因表达模式研究的整合分析——在乳腺癌中的例子

第五章小分子调控RNA的计算生物学

第二部分 蛋白质和蛋白质组

第六章 UniProtKB/Swiss-Protection 手册和完整蛋白质组的自动注释：阿米巴虫研究

第七章蛋白质组的分析生物信息学

第八章蛋白质-蛋白质相互作用网络：集合和分析

第九章 SIB的蛋白质结构建模和dock

第十章蛋白质的分子建模：从模拟到药物设计应用

第三部分 系统发生学和进化生物信息学

第十一章系统风水学及其分子方面的简介

第十二章系统发生树的构建方法

第十三章进化发育生物学的生物信息学

第四部分 生物系统的建模

第十四章生物的时空建模和模拟

索引

( 武汉大学生命科学学院研究生张清华）