Bioinformatics applied to biotechnology: A review towards bioenergy research

Highlights•Bioinformatics has revealed as powerful approaches for biotechnological applications.•We present an organized view of state-of-the-art pipelines on bioinformatics.•Advances on computational capabilities are promising for solving pipeline bottlenecks.AbstractThe ever-increasing demand for energy, along with worldwide policies aiming sustainability, resulted in an escalation of research projects focusing on alternative routes for energy production. Among the available options, microorganism fermentation using lignocellulosic biomass as a carbon source to generate bioproducts is considered a promising technology for industrial applications, with potential to replace several sources of non-renewable origin that are widely used today. In this context, various new industrial processes have been developed, such as the second-generation ethanol technology, which allows bioethanol production from lignocellulosic biomass by genetically modified microorganisms.In recent years, fields in biotechnology were mainly driven by advances in molecular biology and genetic engineering tools, which culminated in the ‘omics’ revolution. Recent developments in DNA sequencing and liquid/mass spectrometry technologies, supported by research in bioinformatics and high-performance computing, allowed the identification of new organisms and metabolic processes, expanding the human knowledge about biological systems. The result of this newly gained understanding is the ability to perform genetic modifications focusing on the obtention of interesting phenotypes with increased productivity and resistance or the synthesis of new compounds that were previously produced using non-renewable routes.In this context, this review presents the bioinformatics workflows and applications of ‘omics’ approaches in biotechnological research, focusing on genomics, metagenomics, phylogenomics, transcriptomics, proteomics, metabolomics and their integration to enable a holistic overview of biological systems.

Bioinformatics در بیوتکنولوژی: مروری بر تحقیقات bioenergy

کاره‌ای مهم Bioinformatics به عنوان روش‌های قدرتمند برای کاربردهای biotechnological آشکار شده‌است. ما یک دیدگاه سازمان‌یافته از خطوط خطوط هوایی دولتی در بیوانفورماتیک ارائه می‌کنیم. پیشرفت‌ها بر روی قابلیت‌های محاسباتی برای حل خط لوله با تقاضای روزافزون انرژی، همراه با سیاست‌های جهانی با هدف پایداری، نویدبخش افزایش پروژه‌های تحقیقاتی متمرکز بر روی مسیرهای جایگزین برای تولید انرژی هستند. در میان گزینه‌های موجود، تخمیر میکروارگانیسم با استفاده از زیست توده لیگنوسلولزی به عنوان منبع کربن برای تولید bioproducts به عنوان یک تکنولوژی امیدبخش برای کاربردهای صنعتی در نظر گرفته می‌شود، با پتانسیل جایگزین کردن چندین منبع از منشا غیر تجدیدپذیر که امروزه به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این زمینه، فرآیندهای مختلف صنعتی جدید، مانند تکنولوژی تولید اتانول نسل دوم، توسعه‌یافته اند، که امکان تولید اتانول زیستی از زیست توده لیگنوسلولزی توسط سال‌های اخیر اصلاح‌شده ژنتیکی را فراهم می‌کند، مزرعه در بیوتکنولوژی عمدتا با پیشرفت در زیست‌شناسی مولکولی و ابزارهای مهندسی ژنتیک به اوج خود رسید که در انقلاب "omics" به اوج خود رسید. پیشرفت‌های اخیر در روش‌های توالی DNA و تکنولوژی‌های طیف‌سنجی جرمی / mass، با پژوهش در بیوانفورماتیک و محاسبات عملکرد بالا، اجازه شناسایی ارگانیسم‌های جدید و فرایندهای متابولیکی، گسترش دانش انسانی در مورد سیستم‌های زیستی را داد. نتیجه این درک جدید، توانایی انجام اصلاحات ژنتیکی با تمرکز بر the های جالب با افزایش بهره‌وری و مقاومت یا سنتز ترکیبات جدیدی است که قبلا با استفاده از روش‌های غیر تجدیدپذیر در این زمینه تولید شده‌اند، و تمرکز بر ژنومیک، metagenomics، phylogenomics، transcriptomics، metabolomics و ادغام آن‌ها برای فعال کردن یک مرور جامع از سیستم‌های بیولوژیکی است.

ترجمه شده با