Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • medtech
  • ММИФ-2018
  • Vitacoin

Система автоматизированного проектирования РНК

Американцы создали программу-конструктор для сборки молекул РНК
РИА Новости

Американские биологи разработали комплекс из компьютерных программ, позволяющий собирать виртуальные молекулы РНК с заданными свойствами, проверять их в виртуальной лаборатории и использовать макеты для сборки реальных цепочек РНК, говорится в статье, опубликованной в журнале Science (Carothers et al., Model-Driven Engineering of RNA Devices to Quantitatively Program Gene Expression – ВМ).

В последние несколько лет биологи и компьютерные инженеры активно разрабатывают системы, облегчающие «перепрограммирование» бактерий и других живых организмов. Так, в июле 2011 года биологи из Южной Кореи и США разработали генетический редактор, позволяющий вырезать, копировать и вставлять большие и маленькие участки ДНК прямо в клетке кишечной палочки.

Группа биологов под руководством Джея Кислинга (Jay Keasling) из Калифорнийского университета в Беркли (США) создала, как они сами называют свою технологию, «систему автоматизированного проектирования» (САПР) для сборки молекул РНК с заданными свойствами.
Эта методика сборки РНК подразумевает создание и изучение свойств виртуального «макета» молекулы РНК при помощи специальной компьютерной программы и сборку уже готового продукта без необходимости проверять каждый шаг этого процесса.

«Нам пришлось разработать модели, которые были бы достаточно комплексными для точного отображения тонкостей, необходимых для адекватной имитации функции системы, и одновременно достаточно простыми для оформления в виде измеряемых и управляемых переменных. Мы представляли себе эти переменные как части системы, которые можно менять с предсказуемым результатами – примерно так же, как инженер-химик управляет химической фабрикой, двигая ручками от клапанов. Модели были нужны для того, чтобы предсказывать, как комбинация из положений разных ручек повлияет на работу всей системы», – пояснил один из участников группы Джеймс Каротерс (James Carothers) из Калифорнийского университета в Беркли.

Система Кислинга и его коллег предназначена для сборки одних из самых сложных молекул РНК – так называемых рибозимов (рибонуклеиновая кислота + энзим, молекул РНК, способных, как и белки-ферменты, катализировать молекулярно-биологические реакции – ВМ) и аптазимов (аптамер + энзим, т.е. рибозимов, связанных с аптамером – цепочкой из нескольких нуклеотидов или аминокислот, способных специфически связываться с определенным участком биомолекул; за счёт этого аптазимы управляют множеством различных процессов в клетке. На рисунке из статьи в Science представлены несколько синтезированных по предварительным расчетам аптазимов – ВМ).

Авторы статьи изучили механические и химические законы, управляющие параметрами сборки молекулы РНК и влияющие на ее свойства, и оформили их в виде компьютерных алгоритмов. На основе этих алгоритмов ученые разработали компьютерную программу, позволявшую собирать виртуальные молекулы РНК и наблюдать за ее взаимодействием с другими веществами и прочими цепочками РНК. Проверенную версию молекулы можно будет собрать уже в реальных условиях, не затрачивая усилия на дополнительные проверки.

Для проверки работы этой системы ученые собрали 24 различных версии рибозимной РНК и сравнили то, насколько запрограммированные функции молекулы будут соответствовать реальным результатам ее работы в клетках кишечной палочки (Escherichia coli).

По задумке Кислинга и его коллег каждая молекула РНК должна была заставлять бактерии вырабатывать определенное количество красного флуоресцентного белка (RFP). В целом, все молекулы работали так, как задумывали ученые – их общая «точность» приближается к 94%.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
26.12.2011

Читать статьи по темам:

компьютеры РНК синтетическая биология Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Моделирование человеческого мозга: ждите первых результатов

Целью проекта «Коннектом человека» является полнейшее описание связей между нейронами человеческого мозга и выявление корреляций между структурой нейронных сетей и умственными способностями, а также поведением конкретного человека.

читать

Компьютер заранее рассчитает побочные эффекты лекарств

Американские ученые создали математическую модель, которая способна выявить побочные эффекты лекарств до начала их терапевтического применения.

читать

Компьютерные микробы

По мнению исследователей, возможно, стоит говорить, что мы имеем дело с абсолютно новым типом «информационной инфекции».

читать

Биологический суперкомпьютер: не смейтесь, он еще подрастёт

«Суперкомпьютер» состоит из 130 нитей ДНК, а самый большой его контур, из 74 нитей, способен за 10 часов извлечь квадратный корень из числа, не большего, чем 15. Но когда-нибудь…

читать

Поставить диагноз? Элементарно, Watson!

Суперкомпьютер IBM Watson из «знатока» переквалифицируется в медика-диагноста.

читать