نوآوری های پایدار برای مهار بیوتکنولوژی دریایی از طریق بیوانفورماتیک پیشرفته

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

استادیار، گروه داروسازی، دانشگاه کالینگا، نایا رایپور، چاتیسگار، هند.

10.22103/jab.2024.22741.1539

چکیده

هدف: بیوانفورماتیک به یک ابزار ضروری در حوزه‌های مختلف زیست‌شناسی تبدیل شده است که در پیشبرد فعالیت‌های علمی بسیار مهم است. علیرغم حضور همه جانبه آن در دوره های سنتی علوم زیستی، ادغام آموزش عملی با تحقیقات آزمایشگاهی برای تقویت تعامل و درک دانشجویان و مخاطبین ضروری است. این رویکرد جامع نه تنها دانش نظری را با کاربردهای عملی مرتبط می‌کند، بلکه درک عمیق‌تری را برای ماهیت بین‌رشته‌ای بیوانفورماتیک ایجاد می‌کند. پیشرفت روزافزون در مطالعات اومیکس راه‌های بی‌سابقه‌ای را برای درک ساختارهای بیولوژیکی آشکار کرده است. این افزایش جرقه یک دگرگونی انقلابی را در این زمینه ایجاد کرده است و مطالعات آبزیان را فراتر از قلمرو موجودات فرضی سوق داده تا مجموعه‌ای از حیات دریایی در حال گسترش را در بر بگیرد. در خط مقدم این اکتشاف دریایی، تمرکز اصلی پژوهش بر روی وظیفه عملی کشف آنزیم‌های جدید در محیط‌های دریایی است. این تحقیق به مفهوم پیشرفته متاژنومیکس می پردازد، روشی معاصر که افق های بیوتکنولوژی را با ترکیب میکروارگانیسم‌های غیرقابل کشت در حوزه کاری خود گسترش می‌دهد. جنبه حیاتی این تحقیق شامل معرفی یک کاوشگر غربالگری کتابخانه کیهانی ویروسی است که به چالش های ناشی از مطالعه میکروبیولوژی دریایی و مهندسی زیستی پاسخ می‌دهد. این مدل برای رمزگشایی الگوهای ژنتیکی میکروارگانیسم‌های دریایی استفاده می‌شود و درک فرآیندهای بیوشیمیایی آنها را غنی‌تر می‌کند. این مقاله به دقت اهداف میکروبیولوژی دریایی و پروژه های مهندسی زیستی را مشخص می‌کند و بر نیاز به تلاش مشترک برای دستیابی موفقیت‌آمیز به آنها تأکید می‌کند. این تحقیق اهداف را ترسیم می‌کند و یک نقشه راه استراتژیک برای اجرای آنها از طریق یک رویکرد مشارکتی هم افزایی ارائه می‌دهد.
مواد و روش‌ها: این رویکرد، تجربیات و دستاوردهای دانشمندان و محققان را تجمیع می‌کند و محیطی را برای اکتشافات مهم ایجاد می‌کند. تلفیقی از تکنیک‌های تحقیق تجربی، مهارت مخاطبین و دانشجویان را در بیوانفورماتیک بنیادی افزایش می‌دهد و ذهنیت حل مسئله را در آنها القا می‌کند که برای پیمایش پیچیدگی‌های تحقیقات زیست‌شناسی معاصر ضروری است.
نتیجه‌گیری: ادغام آموزش عملی، همراه با اکتشاف روش‌های پیشرفته مانند متاژنومیکس، تغییر پارادایم در مطالعه میکروبیولوژی دریایی و مهندسی زیستی را نشان می‌دهد. این تحقیق به افزایش دانش در این حوزه‌ها کمک می‌کند و بر اهمیت تلاش‌های مشترک در پیشبرد مرزهای اکتشاف علمی تأکید می‌کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Sustainable innovations for harnessing marine biotechnology through advanced bioinformatics

نویسندگان [English]

  • Birendra Kumar Sahu
  • Chandrapratap Dhimar
Assistant Professor, Department of Pharmacy, Kalinga University, Naya Raipur, Chhattisgarh, India.
چکیده [English]

Bioinformatics has evolved into an indispensable tool across various realms of biology, playing a pivotal role in advancing scientific pursuits. Despite its ubiquitous presence in traditional life science courses, integrating hands-on training with wet-lab investigations becomes imperative to foster student engagement and comprehension. This holistic approach not only bridges theoretical knowledge with practical applications but also cultivates a deeper appreciation for the interdisciplinary nature of bioinformatics. The ever-accelerating progress in omics studies has unveiled unprecedented avenues for comprehending biological structures. This surge has sparked a revolutionary transformation in the field, propelling marine studies beyond the realms of hypothetical organisms to encompass an expanding array of marine life. At the forefront of this marine exploration is the research's central focus on the practical task of unearthing novel enzymes in marine environments. The inquiry delves into the cutting-edge concept of metagenomics, a contemporary methodology that broadens the horizons of biotechnology by incorporating non-culturable microorganisms into its purview. A crucial facet of the research involves the introduction of a viral cosmid library screening probe, responding to the challenges posed by the study of marine microbiology and bioengineering. This innovative tool becomes instrumental in deciphering the genetic makeup of elusive marine microorganisms, further enriching our understanding of their biochemical processes. The paper meticulously delineates the objectives of marine microbiology and bioengineering projects, underscoring the need for a collaborative effort to achieve them successfully. In this context, the research not only outlines the goals but also provides a strategic roadmap for their implementation through a synergistic collaborative approach. This approach harnesses the collective expertise of scientists and researchers, fostering an environment conducive to breakthrough discoveries. The fusion of experimental research techniques enhances students' proficiency in fundamental bioinformatics, instilling in them a problem-solving mindset crucial for navigating the complexities of contemporary biological research. In conclusion, the integration of hands-on training, coupled with the exploration of cutting-edge methodologies like metagenomics, marks a paradigm shift in the study of marine microbiology and bioengineering. This research not only contributes to the growing body of knowledge in these domains but also underscores the significance of collaborative efforts in pushing the boundaries of scientific exploration.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biotechnology
  • Bioinformatics
  • Marine
  • Sustainable Innovations
Chung H, Lee J, Lee WY (2021) A review: Marine bio-logging of animal behaviour and ocean environments. Ocean Sci J 56, 117-131.
Das G, Kumar A (2022) Wetland flora of West Bengal for phytoremediation: Physiological and biotechnological studies—a review. Chapter in book: Biotechnological Innovations for Environmental Bioremediation. Springer, pp. 455-485.
Duarte IM, Marques SC, Leandro SM, et al. (2022) An overview of jellyfish aquaculture: for food, feed, pharma and fun. Rev Aquac 14(1), 265-287.
Fasim A, More VS, More SS (2021) Large-scale production of enzymes for biotechnology uses. Curr Opin Biotechnol 69, 68-76.
Galimberti A, Bruno A, Agostinetto G, et al. (2021) Fermented food products in the era of globalization: Tradition meets biotechnology innovations. Curr Opin Biotechnol 70, 36-41.
García G, Girón JA, Yañez JA, et al. (2022) Stenotrophomonas maltophilia and its ability to form biofilms. Microbiol Res 14(1), 1-20.
Gonçalves C, Costa PM (2021) Cephalotoxins: A hotspot for marine bioprospecting? Front Mar Sci 8, 1-7.
Kandasamy S, Narayanan M, He Z, et al. (2021) Current strategies and prospects in algae for remediation and biofuels: An overview. Biocatal Agric Biotechnol 35, e102045.
Kawamura K, Nishitsuji K, Shoguchi E (2021) Establishing sustainable cell lines of a coral, Acropora tenuis. Mar Biotechnol 23(3), 373-388.
Knauf S, Abel L, Hallmaier-Wacker LK (2019) The Nagoya protocol and research on emerging infectious diseases. Bull World Health Organ 97(6), e379.
Liu Y, Hu H, Zanaroli G, et al. (2021) A Pseudomonas sp. strain uniquely degrades PAHs and heterocyclic derivatives via lateral dioxygenation pathways. J Hazard Mater 403, 1-10.
Mu DS, Ouyang Y, Chen GJ, et al. (2021) Strategies for culturing active/dormant marine microbes. Mar Life Sci Technol 3, 121-131.
Pirmanesh S, Kermanshahi RK, Gharavi S, et al. (2022) Cloning, expression, and purification of a GDSL-like Lipase/Acylhydrolase from a native lipase-producing bacterium, Lactobacillus fermentum. Iran Biomed J 26(2), 153-159.
Streit OT, Lambert G, Erwin PM, et al. (2021) Diversity and abundance of native and non-native ascidians in Puerto Rican harbors and marinas. Mar Pollut Bull 167, 1-13.
Wang GX, Huang D, Ji JH, et al. (2021) Seawater‐degradable polymers—fighting the marine plastic pollution. Adv Sci 8(1), 1-26.
Wang Y, Zhao Y, Bollas A, et al. (2021) Nanopore sequencing technology, bioinformatics and applications. Nat Biotechnol 39(11), 1348-1365.