Генетика и математические коды

[Phantom]

Ученые из Института Вейцмана (Weizmann Institute of Science) разработали «биологический компьютер», который способен выявлять и поможет лечить такие болезни, как рак.

Как утверждается в статье, опубликованной в журнале Nature, биокомпьютер представляет собой модель ДНК, которая может обнаруживать мутирующие клетки. Внесенная в биологическую среду, такая молекулярная модель начинает искать рибонуклеиновую кислоту (РНК), молекулы которой имеют важное значение для воспроизведения ДНК, химического материала генов. В частности, ее привлекают аномальные формы РНК, которые вызывают рак легких и другие формы рака. Причиной такого притягивания служит то, что последовательность ферментов в цепочке ДНК соответствует комплементарным последовательностям РНК из злокачественных клеток.

Обнаружив объект, молекула-модель может выпустить препараты для подавления роста злокачественных клеток или даже уничтожить их.

Некоторые компании, такие как General Electric и Quantum Dot, тоже работают над молекулами, способными обнаруживать и выделять злокачественные клетки, но их молекулы основаны не на ДНК. По словам представителя Quantum Dot Энди Ватсона, компания не испытывала свои нанокристаллы на человеке, но использовала их для обнаружения аномалий в лимфатических узлах животных.

Медицина становится одной из главных фокальных точек развития нанотехнологической индустрии, хотя сложность технологии и связанные с ней риски, вероятно, не позволят довести разработки молекул этого типа до коммерческого применения раньше, чем через несколько лет.

Молекулы группы ученых из Института Вейцмана пока нельзя испытать на людях, но они уже доказали свою работоспособность в тщательно сбалансированном соляном растворе.

«Для этого понадобятся десятилетия, но будущие поколения ДНК-компьютеров смогут работать как доктора внутри клеток», — говорится в заявлении руководителя проекта Эхуда Шапиро.

http://zdnet.ru/?ID=447869

[Phantom]

Прорыв в области ДНК-компьютеров, совершенный израильскими учеными, открывает путь к интеллектуальной медицине.

В журнале Nature рассказывается о достижении израильских ученых — Ихуда Шапиро (Ehud Shapiro) и его коллег по Вейцмановскому институту. Созданное ими вычислительное устройство на основе ДНК работает почти без вмешательства человека. До сих пор ДНК-процессоры требовали пристального контроля и могли решать лишь узкоспецифические задачи.

Система имитирует машину Тьюринга — одну из фундаментальных концепций вычислительной техники. Машина Тьюринга шаг за шагом считывает данные и в зависимости от их значений принимает решения о дальнейших действиях. Теоретически она может решить любую вычислительную задачу. По своей природе молекулы ДНК работают аналогичным образом, распадаясь и рекомбинируя в соответствии с информацией, закодированной в цепочках химических соединений.

Разработанная в Вейцмановском институте установка кодирует входные данные и программы в состоящих из двух цепей молекулах ДНК и смешивает их с двумя ферментами. Один фермент расщепляет молекулу ДНК с входными данными на отрезки разной длины в зависимости от содержащегося в ней кода. А другой рекомбинирует эти отрезки в соответствии с их кодом и кодом молекулы ДНК с программой. Процесс продолжается вдоль входной цепи, и, когда доходит до конца, получается выходная молекула, соответствующая конечному состоянию системы.

Этот механизм может использоваться для решения самых разных задач. Хотя на уровне отдельных молекул обработка ДНК происходит медленно — с типичной скоростью от 500 до 1000 бит/с, что во много миллионов раз медленнее современных кремниевых процессоров, по своей природе она допускает массовый параллелизм. По оценкам Шапиро и его коллег, в одной пробирке может одновременно происходить триллион процессов, так что при потребляемой мощности в единицы нановатт может выполняться миллиард операций в секунду.

Это изобретение — важное достижение в области ДНК-вычислений, однако до его практического использования еще очень далеко. По кремниевым стандартам процесс дает слишком высокий уровень ошибок, и его трудно направить на решение сложных задач. Однако Nature отмечает, что важной областью применения данной технологии могут стать интеллектуальные системы, действующие внутри клеток. Они будут находить там дефекты или исправлять их и доставлять в нужные места прецизионные дозы лекарств.

http://zdnet.ru/?ID=176989

[Phantom]

Simba

Как генетик могу сказать, что все о чем Вы говорите действительно возможно, но все не так просто как кажется. Живые организмы, в частности бактерии, не "дураки" - до синтеза белка, который осуществляет рибосома, существует множество других защитных механизмов от мутаций. Не надо думать односторонне, что мутации это плохо. Это один из важнейших механизмов эволюции живого. Частота мутаций не так уж и велика в природе.

А по поводу клонирования могу сказать так - природные клоны существуют - это различные простейшие, а клонирование "высших" животных (птиц, млекопитающих) - оно надо? Ведь клон не будет точно идентичен первоисточнику - теломеры (концевые участки хромосом) будут короче, если взять для клонирования взрослую клетку. Как показал опыт с Долли, клоны и живут гораздо меньше...

[Phantom]

Один момент! Рибосома, распознающая мутацию на мой взгляд должна содержать "отображение" ВСЕГО ГЕНОМА КЛЕТКИ. Вы это хотя бы приблизительно представляете?

[Simba]

Во-первых, в ДНК нельзя ввести ничего постороннего - это уже восспринимается клеткой как мутация и уничтожается при первом же цикле репликации (грубо говоря - размножении нитей ДНК).

Во-вторых, двунитевая структура является основой поддержания постоянства ДНК и восстановления в случае повреждений.

В-третьих, рибосома это только инструмент для синтеза белка, который кодируется в ДНК.

В организме есть другие носители информации - РНК, через которые рибосома и осуществляет синтез белков.

Конечный продукт - изменение - это результат не только повреждений и мутаций в ДНК, это может быть результатом неправильного синтеза РНК, неправильного взаимодействия РНК-рибосома, нарушения различных репарационных систем, систем модификации белков и ДНК, неправильное сворачивание ДНК в хромосоме, наличие мобильных элементов и т.д.

А проверка на наличие мутаций очень проста - выделяешь ДНК, проводишь тест и на следующий день все готово.

[Xenobarbital]

Моя вина я до сиx пор не выставил здесь алгоритм кодирования.Как выложу продолжим обсуждение.

 

Ждёмс.

[greco El]

Во-первых, в ДНК нельзя ввести ничего постороннего - это уже восспринимается клеткой как мутация и уничтожается при первом же цикле репликации (грубо говоря - размножении нитей ДНК).

Во-вторых, двунитевая структура является основой поддержания постоянства ДНК и восстановления в случае повреждений.

В-третьих, рибосома это только инструмент для синтеза белка, который кодируется в ДНК.

В организме есть другие носители информации - РНК, через которые рибосома и осуществляет синтез белков.

Конечный продукт - изменение - это результат не только повреждений и мутаций в ДНК, это может быть результатом неправильного синтеза РНК, неправильного взаимодействия РНК-рибосома, нарушения различных репарационных систем, систем модификации белков и ДНК, неправильное сворачивание ДНК в хромосоме, наличие мобильных элементов и т.д.

А проверка на наличие мутаций очень проста - выделяешь ДНК, проводишь тест и на следующий день все готово.

Изменено 19 января 2005 пользователем greco El (история изменений)

[Simba]

С каких пор мутация является "посторонним" и тут же уничтожаемым?

Нормальный ход событий - мутация, и никто никого не уничтожает, да и для мутации не нужно никого "вводить" - достаточно слегка облучить клетку.

?

>...А проверка на наличие мутаций очень проста - выделяешь ДНК, проводишь тест и на следующий день все готово.

Не ясно, как именно "проводишь тест"? Тест на беременность?

Я полагаю - тест состоит в сравнении клетки "до" и "после". Иначе как определишь мутацию?

Да, и определимся с термином "мутация" - а то споры могут возникнуть на пустом месте.

Мутация - это изменение (не будем пока о причинах) последовательности аминов в цепочке (в двух сразу?) ?

[greco El]

>...Но свысокоорганизованными существами (растени и животные) это не проходит.

#1 почему именно?

#2 А их тогда как тестировать, высокоорганизованных?

#3 Было бы интересно узнать суть и технологию "ПЦР"-анализа Полоски какие-то..

#4

>... ДНК ИЗ НУКЛЕОТИДОВ!!! ОНА ДВУНИТЕВАЯ ЗА СЧЕТ КОМПЛИМЕНТАРНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ МЕЖДУ ДВУМЯ ЦЕПЯМИ!!! АМИНЫ-ЭТО БЕЛКИ!!! БЕЛКИ СОСТОЯТ ИЗ ОДНОЙ ЦЕПИ (ИЛИ ИЗ НЕСКОЛЬКИХ, НО НЕ СВЯЗАННЫХ КОМПЛЕМЕНТАРНО)!!!

спасибо, вижу я неплохо.

[Simba]

>...Но свысокоорганизованными существами (растени и животные) это не проходит.

#1 почему именно?

#2 А их тогда как тестировать, высокоорганизованных?

#3 Было бы интересно узнать суть и технологию "ПЦР"-анализа Полоски какие-то..

#4

>... ДНК ИЗ НУКЛЕОТИДОВ!!! ОНА ДВУНИТЕВАЯ ЗА СЧЕТ КОМПЛИМЕНТАРНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ МЕЖДУ ДВУМЯ ЦЕПЯМИ!!! АМИНЫ-ЭТО БЕЛКИ!!! БЕЛКИ СОСТОЯТ ИЗ ОДНОЙ ЦЕПИ (ИЛИ ИЗ НЕСКОЛЬКИХ, НО НЕ СВЯЗАННЫХ КОМПЛЕМЕНТАРНО)!!!

спасибо, вижу я неплохо.

Изменено 20 января 2005 пользователем Simba (история изменений)

[Xenobarbital]

может обойдёмся без взаимных укусов?

[Simba]

Договорились.

:yes:

[greco El]

>...Если надо, могу привести схему.

Если не затруднит; мне это очень интересно, спасибо.

Изменено 22 января 2005 пользователем greco El (история изменений)

[Simba]

>...Если надо, могу привести схему.

Если не затруднит; мне это очень интересно, спасибо.

[Phantom]

Недавно читал, что удалось составить ДНК из 5 нуклеотидов. Теперь они работают над тем чтоб при чтении 5 нуклиотид правильно распознавался.

Если найду эту статью сюда запощу.