Pada artikel sebelumnya, saya telah mengupas beberapa prinsip yang ingin mendalami aspek IT dari Bioinformatika. Namun, artikel kali ini saya akan mengupas kebalikannya, dengan mengelaborasi prinsip-prinsip biologi molekular/genomik yang seyogyanya dipegang jika ingin mendalami bioinformatika. Prinsip yang mendasari bioinformatika tersebut adalah dogma sentral. Apakah dogma sentral itu?
Dogma Sentral, prinsip utama dalam biologi molekuler
Prinsip dogma sentral adalah jantung dari setiap modeling/simulasi yang dilakukan oleh aplikasi bioinformatika. Apakah dogma sentral itu? Penjelasan secara sederhana, dogma sentral adalah alur informasi genetik. Gambar dibawah ini mendeskripsikan bagaimana dogma sentral bekerja:
[caption id="" align="alignnone" width="431" caption="Dogma sentral (Sumber http://www.hort.purdue.edu )"][/caption]
Seperti yang dijabarkan oleh gambar tersebut, dogma sentral melibatkan tiga biopolimer, yaitu DNA, RNA, dan Protein. Definisi dari biopolimer tersebut akan dijelaskan satu persatu. DNA dan RNA adalah asam nukleat yang merupakan materi genetik. Secara biokimia, perbedaan DNA dan RNA terletak pada keberadaan gugus okso di RNA, namun di DNA tidak ada. Sementara, protein adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari asam amino. Ketiga biopolimer tersebut terlibat dalam interaksi dogma sentral, dan memiliki perannya masing-masing.
Seperti yang telah dijabarkan pada gambar diatas, maka ada dua jalur dogma sentral, yaitu jalur umum dan spesial. Artikel ini tidak akan menjelaskan jalur spesial, sebab ini hanya terjadi pada kasus yang sangat khusus. Jalur umum akan dijelaskan sebagai berikut.
Pada gambar, dimana terdapat loop di bagan DNA, maka loop tersebut adalah langkah replikasi DNA. Langkah ini sangat diperlukan untuk menduplikasi DNA, dalam rangka menwariskan materi genetik tersebut kepada anak sel. Kemudian, bagan panah dari DNA ke RNA, adalah langkah transcripsi. Langkah ini berguna untuk mentransfer informasi genetik yang masih tersimpan di DNA, kepada messenger RNA (mRNA). Lalu, langkah yang menjadi 'ujung tombak' bagi proses dogma sentral adalah translasi, yang diwakili di bagan panah dari RNA ke Protein. Translasi adalah proses yang merupakan manifestasi informasi genetik kepada sel.
Lalu, bagaimana mengimplementasikan teori ini menjadi suatu algoritma yang siap pakai pada aplikasi atau skript?
Implementasi Dogma Sentral pada program/script
Prinsip dogma sentral telah banyak diaplikasikan pada berbagai tools dan script yang tersedia di dunia maya, dan mayoritas dari mereka telah dipublikasi pada jurnal internasional yang peer reviewed. Salah satunya adalah BLAST (Basic Local Alignment Search Tools). Sesuai dengan namanya, tools ini berfungsi sebagai algoritma untuk membandingkan informasi urutan primer biologis, seperti urutan asam amino dari berbagai protein, atau nukleotida dari urutan DNA. Search BLAST dapat membantu peneliti untuk membandingkan query urutan dengan kepustakaan atau database urutan-urutan, dan mengidentifikasi urutan kepustakaan sesuai dengan ambang batas tertentu. Prinsip cara kerjanya serupa dengan search engine pada umumnya. Hanya saja, di BLAST kita memberi input berupa urutan nukleotida dan asam amino saja. Situs web nya terdapat di http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/