Рачунарски ген

С Википедије, слободне енциклопедије

Рачунарски ген[1][2][3] је молекуларна аутоматизација која се састоји од структурног и функционалног дела и дизајнирана је тако да функционише у ћелијском окружењу.

Структурни део је природни ген, који се користи као основа за обраду уноса и превод у аутоматизацију. Сачуване особине структурног гена служе као константе рачунарског гена, док су програмирани делови, бројеви ексона и интрона, позиција почетка и краја кодона и теоријске променљиве аутомата (симболи, стања и прелази) представљају заправо параметре дизајна рачунарског гена. Константе и параметри дизајна су повезани са неколико логичких и хемијских ограничења (нпр., теоријске променлијве аутомата не могу бити препознате као спајајуће везе (енг. сплицинг јунцтионс)). Улази аутомата су молекуларни маркери једноланчаних ДНА (ссДНА) молекула. Ови маркери сигнализирају неприродне (нпр. канцерогене) молекуларне фенотипе и укључује само-састављање од функционалног гена. Ако је улаз прихваћен, излаз саставља дволанчани ДНК (дсДНА) молекул, функционални ген који може успешно да се укључи у ћелијску транскрипцију и транслацију машински произведеног протеина или (енг. анти-друг). У супротном, од одбијеног улаза ће се формирати дволанчани ДНК молекул који не може да учествује у транслацији.

Потенцијалне примене: ин ситу дијагнозе и терапије против рака[уреди | уреди извор]

Рачунарски ген се у будућности може применити за корекцију негативних мутација у гену или групи гена који могу да изазову фенотипе болести.[4] Један од најчешћих примера је ген за сузбијање тумора п53, који је присутан у свакој ћелији и служи да контролише даљи раст. Мутације овог гена могу да изгубе функцију, што доводи до неконтролисаног раста и појаве тумор.[5] На пример, мутација кодона 249 у п53 протеину је карактеристика хепатоцелуларних канцера.[6] Ова болест би могла да се лечи ЦДБ3 пептидом који га спаја језгром п53 и стабилизује га.[7]

Мутација изазвана једном болешћу може да буде дијагностикована и лечена следећим правилом дијагностике:

Ako je protein X mutirao u kodonu Y onda proizvedi lek fi (1)

Такво правило може да се имплементира помоћу молекуларног аутомата који садржи два парцијална дволанчана ДНК молекула и један једноланчани ДНК молекул, који одговара мутацији изазваној неком болешћу и обезбеђује молекуларни прекидач за линеарно само-састављање функционалног гена. Структура гена је употпуњена лигазом која је присутна и у еукариотским и прокариотским ћелијама.Апарати за транскрипцију и транслацију ћелије су главни у терапији и дају протеин или анти-друг (енгл.). Правило (1) може да буде генерализовано тако да укључује мутације других протеина дозвољавајући комбиновану дијагнозу и терапију.

На овај начин рачунарски гени могу да дозволе имплементацију ин ситу терапије, чим ћелија почне да производи дефективан материјал. Рачунарски ген комбинује технике терапије гена који дозвољава замену генома непријатељског гена његовом здравом заменом, као и да утиша утицај тог гена (слично антисенсе терапија).

Изазови[уреди | уреди извор]

Иако механички једноставно и прилично робусно на молекуларном нивоу, неколико проблема мора да се реши пре ин виво имплементације рачунарског гена.

Прво, ДНК материјал мора бити уметнут у ћелију, специфично у језгро. Заправо, трансфер ДНК у РНК преко биолошких мембрана је кључни корак у достави лека.[8] Неки резултати показују да сигнали локализације у језгру могу бити повезани на један крај олигонуцлеотида, градећи олигонуклеотидно-пептидне везе које допуштају ефективан унос ДНК-а у то језгро.[9]

Додатно, ДНК комплекси би требало да имају ниску имуногенозу да би загарантовали њихову интеграцију у ћелију и њихов отпор на језгра ћелија. Тренутна стратегија елиминисања осетљивости према језгру укључују модификације олигонуклеотидне основе као нпр. метилфосфанат [10] и пхоспхоротхиоате (енг.) (С-ОДН) олигодеоxyнуцлеотидес (енг.),[11] уз њихову повећану стаблиност, модификовани олигонуклеотиди често имају модификована фармаколошка својства.[12]

Коначно, слично другим лековима, ДНК комплекс такође може да изазове неспецифичне отровне споредне ефекте. Ин виво примена "антисенсе олигонуцлеотидес" је показала да је штетност у великом броју изазвана нечистоћом у припреми олигонуклеотида и мањку специфичности у конкретно коришћеном низу.[13]

Без сумње, напредак антисенсе биотехнологије довешће до директне користи моделовању рачунарских гена.

Види још[уреди | уреди извор]

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ Мартíнез-Пéрез, Исраел M; Зханг, Гонг; Игнатова, Зоyа; Зиммерманн, Карл-Хеинз (2007). „Цомпутатионал генес: А тоол фор молецулар диагносис анд тхерапy оф аберрант мутатионал пхенотyпе”. БМЦ Биоинформатицс. 8: 365. ПМЦ 2175521 Слободан приступ. ПМИД 17903261. дои:10.1186/1471-2105-8-365. 
  2. ^ ДЕ патент 102006009000, Зиммерманн, Карл-Хеинз; Игнатова, Зоyа & Мартинез-Перез, Исраел Марцк, "Рецхенген [Цомпутер гене]", публисхед 6. 9. 2007. 
  3. ^ Мартинез-Перез, I.M. (2007). Биомолецулар цомпутинг моделс фор грапх проблемс анд фините стате аутомата (Пх.D. Тхесис). Хамбург, Германy: Хамбург Университy оф Тецхнологy. ИСБН 978-3-86664-326-0. [потребна страна]
  4. ^ "Смарт Ваццинес" – Тхе Схапе оф Тхингс то Цоме Архивирано 2009-03-13 на сајту Wayback Machine Research Interests, Joshua E. Mendoza-EliasШаблон:Self-published inline
  5. ^ Montesano, R.; Hainaut, P.; Wild, C. P. (1997). „Hepatocellular Carcinoma: From Gene to Public Health”. JNCI Journal of the National Cancer Institute. 89 (24): 1844—51. PMID 9414172. doi:10.1093/jnci/89.24.1844. 
  6. ^ Jackson, P. E.; Kuang, SY; Wang, JB; Strickland, PT; Muñoz, A; Kensler, TW; Qian, GS; Groopman, JD (2003). „Prospective detection of codon 249 mutations in plasma of hepatocellular carcinoma patients”. Carcinogenesis. 24 (10): 1657—63. PMID 12869416. doi:10.1093/carcin/bgg101. 
  7. ^ Friedler, Assaf; Hansson, Lars O.; Veprintsev, Dmitry B.; Freund, Stefan M. V.; Rippin, Thomas M.; Nikolova, Penka V.; Proctor, Mark R.; Rüdiger, Stefan; Fersht, Alan R. (2002). „A peptide that binds and stabilizes p53 core domain: Chaperone strategy for rescue of oncogenic mutants”. Proceedings of the National Academy of Sciences. 99 (2): 937—42. Bibcode:2002PNAS...99..937F. JSTOR 3057669. PMC 117409 Слободан приступ. PMID 11782540. doi:10.1073/pnas.241629998. 
  8. ^ Lambert, Gregory; Fattal, Elias; Couvreur, Patrick (2001). „Nanoparticulate systems for the delivery of antisense oligonucleotides”. Advanced Drug Delivery Reviews. 47 (1): 99—112. PMID 11251248. doi:10.1016/S0169-409X(00)00116-2. 
  9. ^ Zanta, Maria Antonietta; Belguise-Valladier, Pascale; Behr, Jean-Paul (1999). „Gene Delivery: A Single Nuclear Localization Signal Peptide is Sufficient to Carry DNA to the Cell Nucleus”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 96 (1): 91—6. Bibcode:1999PNAS...96...91Z. JSTOR 47127. PMC 15098 Слободан приступ. PMID 9874777. doi:10.1073/pnas.96.1.91. 
  10. ^ Miller, PS; Ts'o, PO (1987). „A new approach to chemotherapy based on molecular biology and nucleic acid chemistry: Matagen (masking tape for gene expression)”. Anti-cancer drug design. 2 (2): 117—28. PMID 3329522. 
  11. ^ Stec, Wojciech J.; Zon, Gerald; Egan, William (1984). „Automated solid-phase synthesis, separation, and stereochemistry of phosphorothioate analogs of oligodeoxyribonucleotides”. Journal of the American Chemical Society. 106 (20): 6077—9. doi:10.1021/ja00332a054. 
  12. ^ Brysch, Wolfgang; Schlingensiepen, Karl-Hermann (1994). „Design and application of antisense oligonucleotides in cell culture,in vivo, and as therapeutic agents”. Cellular and Molecular Neurobiology. 14 (5): 557—68. PMID 7621513. doi:10.1007/BF02088837. 
  13. ^ Lebedeva, Irina; Stein, CA (2001). „Antisense oligonucleotides: promise and reality”. Annual Review of Pharmacology and Toxicology. 41: 403—19. PMID 11264463. doi:10.1146/annurev.pharmtox.41.1.403. 
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Računarski_gen&oldid=27355147”