„ბიოინფორამტიკის ლაბორატორია“ შეიქმნა 2010 წელს ი. ბერიტაშვილის ექსპერიმენტული ბიომედიცინის ცენტრის დაფუძნების კვალდაკვალ. იგი წარმოადგენს საქართველოს მეცნიერებათა აკადემიის მოლეკულური ბიოლოგიისა და ბიოფიზიკის ინსტიტუტის „სტრუქტურული ბიოინფორმატიკისა და სინთეზის“ განყოფილების სამართალმემკვიდრეს.  თავის მხრივ ეს უკანასკნელი წარმოადგენდა  განათლებისა და მეცნიერების რეფორმის ფარგლებში 2006 წ განხორციელებული ოპტიმიზაციის პროცესში  „ბიომაკრომოლეკულათა სტრუქტურული ანალიზისა და პროექტირების“ და „ბიოაქტიურ ნაერთთა“ ლაბორატორების გაერთიანების შედეგს.

ბიომაკრომოლეკულათა სტრუქტურული ანალიზისა და პროექტირების ლაბორატორია

საქართველოში თანამედროვე ბიოინფორმატიკული ცენტრის განვითარების მიზნით,  1988 წელს საქართველოს მეცნიერებათა აკადემიის მოლეკულური ბიოლოგიისა და ბიოფიზიკის ინსტიტუტში  მ. ფირცხალავას თაოსნობით შეიქმნა „სტრუქტულური ანალიზის ჯგუფი“. იგი საქაეტველოს რეალობაში წარმოადგენდა  ერთადერთ ჯგუფს, რომელიც ბიოინფორმატიკის და კერძოდ კი სტრუქტურული ბიოინფორმატიკის მიმართულებით აწარმოემდა კვლევებს.  ქვეყანაში თანამედროვე ბიოინფორმატიკული ცენტრის ჩამოყალიბების მიზნებიდნ გამომდინარე, ჯგუფის ამოცანებში  კვლევით სამუშაოებთან ერთად შედიოდა  ბიოინფორმატიკული კადრების მომზადება. ამ  საკმაოდ მნიშვნელოვანი მიზნის მიღწევის გზაზე, პირველი ეტაპი დასრულდა 1995  წელს, ბიომაკრომოლეკულათა სტრუქტურული ანალიზისა და პროექტირების ლაბორატორიის ჩამოყალიბებით. ამ ლაბორატორიაში მოღვაწე მკვლევარების ინტერესთა სპექტრი საკმაოდ ფართო იყო და მოიცავდა:
•    დისულფიდური ხიდაკებით შექმნილი ციკლური სტრუქტურების კონფორმაციული შესაძლებლობები შესწავლას.
•    G ტიპის იმუნოგლობულინების სახსრული უბნების კონფორმაციული შესაძლებლობების შეფასებას.
•    II ტიპის მიოზინების სახსრული უბნების კონფორმაციული შესაძლებლობების კვლევას.   
•    ორი, სამი და მეტჯაჭვიანი სპირალიზირებული სპირალის (coiled coil) ტიპის სტრუქტურათა ფორმირებისა და სტაბილიზირების საშუალებების წარმოჩენას.
•    ცილის პირველად სტრუქტურას, მესამეულ სტურქტურასა და ფუნქციას შორის ურთიერთკავშირების დადგენას.

 კვლევების შედეგად:

•    წარმოჩენილ იქნენ  ზოგადად ბიოლოგიური ძვრადობის და კერძოდ  ცილის დინამიური ბუნების განმსაზღვრელი სტრუქტურები.
•    განისაზღვრა ორი, სამი და მეტჯაჭვიანი სპირალიზირებული სპირალის (coiled coil) ტიპის სტრუქტურათა ფორმირებისა და სტაბილობის საფუძვლები.
•    მოდიფიცირდა ტექსტურ თანამიმდევრობათა ოპტიმალური ურთიერთსწორების განმახორციელებელი ალგორითმი და  შეიქმნა შესაბამისი პროგრამათა პაკეტი ALIGN_MTX  
•    შეიქმნა მხოლოდ გენის ნუკლეოტიდური თანამიმდევრობის შესახებ ინფორმაციის საფუძველზე ცილის სივრცული სტრუქტურის ტიპისა და ფუნქციის  წინაასწარმეტყველების ახალი, ეფექტური ალგორითმი, რომელიც დაეფუძნა  თანამიმდევრობასა და სტრუქტურას შორის შესაბამისობის განმსაზღვრელ ახალ პოტენციალს, CONTSOR-ს. ალგორითმის საფუძველზე შეიქმნა პროგრამათა პაკეტი.
ცილის დახვევის ტიპის წინასწარმეტყველების ალგორითმზე დაფუძნებული პროგრამული უზრუნველყოფა მისაწვდომია შემდეგ მისამართზე  http://www.lifescience.org.ge/downloads/contsor.zip.
•    გამოიცა სახელმძღვანელო:    „ბიოინფორმატიკის საფუძვლები“  ISBN 978-9941-0-0840-5  დეპონირებულია საქართველოს ინტელექტუალური საკუთრების  ეროვნულ ცენტრში 2008.10. 21 –ში, საავტორო უფლების ნომერი  : 3307

ბიოაქტიურ ნაერთთა ლაბორატორია

ბიოაქტიურ ნაერთთა ლაბორატორია შეიქნა 1971 წელს ივანე ბერიტაშვილის ფიზიოლოგიის ინსტიტუტის ბიოფიზიკის სექტორის ბაზაზე. ლაბორატორიის მიზანს წარმოადგენდა სხვადასხვა სიდიდისა და სტრუქტურის პოლინუკლეოტიდების სინთეზი და მათ მიერ ჰისტონებთან კომპლექსწარმოქმნის პროცესების კვლევა. 1973 წლიდან ლაბორატორიამ პრიორიტეტულად ჩათვალა კვლევა გაეგრძელებინა ბიომედიცინისთვის ერთ-ერთ უაღრესად მნიშვნელოვანი მასალების - ბიოშეთავსებადი, ბიოდეგრადირებადი,  ნაერთების სინთეზისა და კვლევის მიმართულებით ბუნებრივი ამინომჟავების საფუძველზე. ამ მიზნით ლაბორატორიაში დამუშავდა  აღნიშნული მასალების მიღების მეთოდები ე.წ. „გააქტიურებული პოლიკონდენსაცია“ (რ.ქაცარავა, სადოქტორო დისერტაცია), ხოლო შემდგომში მისი გამოყენებით მიღებულ და შესწავლილ იქნა სხვადასხვა სტრუქტურის ბიოსამედიცინო მასალები ბუნებრივი ამინომჟავების საფუძველზე (დ.ხარაძე, სადოქტორო დისერტაცია). მიღებულია სხვადასხვა კლასის, შემადგენლობის ბიომასალათა დიდი ბიბლიოთეკა, რომელთაც ახასიათებთ ფიზიკურ-ქიმიური, მექანიკური თვისებებისა და ბიოდეგრადაციის სიჩქარის ფართო სპექტრი.

ბიოინფორმატიკის ლაბორატორიაში დღეს მიმდინარე კველევები

ბიოინფორმატიკის ლაბორატორიაში დღეს მიმინარე კვლევათა მიმართულებების  ზოგადი წარმოდგენა შესაძლებელია  როგორც:
ბიოლოგიურად აქტიურ ნაერთთა პროექტირება და სინთეზი.

კერძოდ კი კვლევები მიმდინარეობს ორი ძირითადი მიმართულებით:

მიმართლება 1. წარიმართება ბიოინფორმატიკოსთა ჯგუფის მიერ და ემსახურება
•    ანტიმიკრობული აქტივობის მატარებელი პეპტიდების (ამპ) შესახებ მონაცემთა ბაზის განვითარებას ( ბაზა იხილეთ აქ    http://dbaasp.org/home.xhtm).
•    მონაცემთა ანალიზის საფუძველზე ამპ-თა პროექტირების მეთოდების შემუშავებას ( ამპ -თა წინასწარმეტყველება აქ http://dbaasp.org/home.xhtm).
•    De novo დაპროექტებულ ამინმჟავურ თანამიმდევრობათა საფუძველზე პეპტიდების სინთეზს და მათი ეფექტურობის in vitro და  in vivo გამოცდას   

მიმართულება 2. წარიმართება ბიოაქტიურ ნაერთთა სინთეზის ჯგუფის მიერ და ემსახურება  როგორც უკვე მიღებული ბოდეგრადირებადი  მასალების კვლევასა და მათ პრაქტიკაში დანერგვას, ასევე ახალი სტრუქტურისა და შესაბამისად თვისებების ე.წ. ფსევდოპროტეინების შექმნას. მიღებული მასალების ნაწილი გამოიყენება პრაქტიკაში და ნაწილი გამოცდას გადის დეგრადირებადი კონსტრუქციების სახით რეგენერაციულ მედიცინასა და ორთოპედიაში, ფოროვანი სკაფოლდების სახით უჯრედების კლონირებისათვის, კორონარული სტენტის საფარი მასალების, „ხელოვნური კანის“, მიკრო და ნანონაწილაკების სახით სამკურნალო პრეპარატების მდგრადი მიწოდების კონტეინერებისათვის, ბაქტერიოფაგების ჩართვის უნარის მქონე ელექტროდართული ნანობოჭკოების სახით, რბილი სახვევი მასალების სახით ინფიცირებული ზედაპირული დამწვრობების, ჭრილობებისა და წყლულების სამკურნალოდ და ა.შ.
სხავადასხვა ფონდებიდან ბოლო 15 წლის განმავლობაში დაფინანსებული სამუშაოები:
1.    Grant GNSF /ST07/6-239
გვერდით ჯაჭვთა ტერმინალურ ჯგუფთა შორის კონტაქტებზე  დაფუძნებული ახალი პოტენციალებისა და ამინომჟავათშორისი მსგავსების მატრიცის შემუშავება. 2008-2010, დამფინანსებელი – საქართველოს ეროვნული სამეცნიერო ფონდი.
2.    Grant CNRS /SNRSF 09/10
თანმიმდევრობაზე დაფუძნებული ფიზიკურ–ქიმიური პარამეტრების შემუშავება ანტიმიკრობული პეპტიდების რაციონალური კომპიუტერული დიზაინისთვის. 2012-2013, დამფინანსებელი – საფრანგეთის სამეცნირო კვლევის ეროვნული ცენტრი (CNRS ) და შოთა რუსთაველის ეროვნული სამეცნიერო ფონდი (SNRSF).
3.    Grant No G-2102
პეპტიდების სტრუქტურათა და ანტიმიკრობულ აქტიობათა შესახებ მონაცემთა ბაზა. 2014-2022, დამფინანსებელი – მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების საერთაშორისო ცენტრი (ISTC), ალერგიისა და ინფექციური დაავადებების ეროვნული ინსტიტუტი (NIAID), ჯანმრთელობის ეროვნული ინსტიტუტი (NIH).
4.    Grant No FR /397/7-180/14
DBAASP მონაცემთა ბაზის ახალი ვერსიისა და ანტიმიკრობული პეპტიდების წინასწარმეტყველების ახალი მეთოდების შემუშავება. 2015–2018, დამფინანსებელი – შოთა რუსთაველის ეროვნული სამეცნიერო ფონდი.
ბოლო 15 წლის რჩეული პუბლიკაციები:
1.    M. Pirtskhalava, A. A. Amstrong, M. Grigolava, M. Chubinidze, E. Alimbarashvili, B. Vishnepolsky, A. Gabrielian, A. Rosenthal, D. E. Hurt, M. Tartakovsky. 2021, DBAASP v3: database of antimicrobial/cytotoxic activity and structure of peptides as a resource for development of new therapeutics. Nucleic Acids Research. v. 49 (D1): D288-D297.
2.    M Pirtskhalava, B Vishnepolsky, M Grigolava, G Managadze. 2021, Physicochemical Features and Peculiarities of Interaction of AMP with the Membrane. Pharmaceuticals. v. 14, 471.
3.    B. Vishnepolsky, G. Zaalishvili, M. Karapetian, T. Nasrashvili, N. Kuljanishvili, A. Gabrielian, A. Rosenthal, D. E. Hurt, M. Tartakovsky, M. Grigolava, M. Pirtskhalava. 2019, De Novo design and in vitro testing of antimicrobial peptides against Gram-Negative bacteria. Pharmaceuticals. v. 12, 82.
4.    B. Vishnepolsky, M. Pirtskhalava. 2019, Comment on:‘Empirical comparison of web-based antimicrobial peptide prediction tools’. Bioinformatics. v. 35, pp. 2692–2694.
5.    B. Vishnepolsky, A. Gabrielian, A. Rosenthal, D. E Hurt, M. Tartakovsky, G. Managadze, M. Grigolava, G. I. Makhatadze, M. Pirtskhalava. 2018, Predictive Model of Linear Antimicrobial Peptides Active against Gram-Negative Bacteria. Journal of chemical information and modeling. v. 58, pp. 1141-1151
6.    Darejan Kharadze, Tamar Memanishvili, Ketevan Mamulashvili, Tina Omiadze, Larisa Kirmelashvili, Zaur Lomtatidze. 2017. Amino acid-based biodegradable polycathions with antimicrobial activity, Bulletin of the Georgian National Academy of Science, v.11, #3, p.132-138.
7.    T. Beridze. V. Tabidze, I. Pipia, M. Gogniashvili, N. Kunelauri, M. Pirtskhalava, B. Vishnepolsky. L. Ujmajuridze, A. Hernandez, C. Fields. 2017, Whole Genome Comparative Analysis of Four Georgian Grape Cultivars. 2017, Mol Genet Genomics v. 292, pp. 1377-1389.
8.    M. Pirtskhalava, A. Gabrielian, P. Cruz, H. L. Griggs, R. B. Squires, D. E. Hurt, M. Grigolava, M. Chubinidze, G. Gogoladze, B. Vishnepolsky, V.Alekseyev, A. Rosenthal, M. Tartakovsky. 2016, DBAASP v.2: an enhanced database of structure and antimicrobial/cytotoxic activity of natural and synthetic peptides.  Nucleic Acids Res. v. 44 (D1): D1104-D1112.
9.    D. Kharadze, T. Memanishvili,K. Mamulashvili, T.Omiadze, L. Kirmelashvili, Z. Lomtatidze, R. Katsarava. 2015. In vitro antimicrobial activity study of some new arginine-based biodegradable poly(ester urethane)s and poly(ester urea)s. J. Chem. Chem. Eng. 9,  524-532 doi: 10.17265/1934-7375/2015.08.008.
10.    G. Gogoladze, M. Grigolava, B. Vishnepolsky, M. Chubinidze, P. Duroux, M. Lefranc and M. Pirtskhalava. 2014, DBAASP: Database of Antimicrobial Activity and Structure of Peptides. FEMS Microbiology Letters. v. 357, pp. 63-68.
11.    B. Vishnepolsky, M. Pirtskhalava. 2014, Prediction of linear cationic antimicrobial peptides based on characteristics responsible for their interaction with the membranes. Chem. Inf. Model. v. 54, pp. 1512−1523.
12.    M. Pirtskhalava, B. Vishnepolsky, M. Grigolava. 2013, Transmembrane and Antimicrobial Peptides. Hydrophobicity, Amphiphilicity and Propensity to Aggregation. arXiv:1307.6160.
13.    B. Vishnepolsky and M. Pirtskhalava. 2012. CONTSOR - new knowledge-based fold recognition potential, based on side chain orientation and contacts between residue terminal groups. Protein Science, v.21, pp. 134-141.
14.    B. Vishnepolsky, G. Managadze, M. Grigolava and M. Pirtskhalava. 2012, Evaluation performance of substitution matrices, based on contacts between residue terminal groups, Journal of Biomolecular Structure and Dynamics, v. 30, pp 180-190.
15.    B. Vishnepolsky,  and M. Pirtskhalava. 2009, ALIGN_MTX - an optimal pairwise textual sequence alignment program, adapted for using in sequence-structure alignment, Computational Biology and Chemistry, v.33, pp. 235-238.
16.    B. Vishnepolsky,  G. Managadze,  and M. Pirtskhalava. 2008, Comparison of the efficiency of evolutionary change-based and side chain orientation-based fold recognition potentials, Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics, v. 71, pp. 1863 –1878
17.    G. Managadze, B.Vishnepolsky, M. Grigolava, and M. Pirtskhalava, 2007, Amino acids similarities based on side chain terminal group contacts, Journal of Biological Physics and Chemistry, v.7, №1, pp.7-14
18.    G. Managadze, B.Vishnepolsky, and M. Pirtskhalava. 2007, Glutamic acid as a basis of hinges in myosins II, Journal of Biological Physics and Chemistry, v.7, №1, pp. 15-20.
19.    B.Vishnepolsky, G. Managadze, and M. Pirtskhalava, 2006, Possibility of using side chain orientation-based threading potential in fold recognition, Journal of Biological Physics and Chemistry, v.6, №4, pp.171-177.