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La tecnología permite a los científicos a explorar la estructura del ADN en 3D

Los investigadores del Instituto Weatherall de Medicina Molecular MRC (MRC Wimm) han desarrollado una tecnología que permite a los científicos a explorar la estructura del ADN complejo 3D en Realidad Virtual. En una pre-impresión de reciente publicación, el equipo describe su herramienta de, que ahora está libremente disponible para todos.

La elaboración de la secuencia que compone el código genético es ya algo habitual en la investigación médica, pero la secuencia no es toda la historia; genes también se encienden y se apagan por la interacción física entre las partes específicas de DNA.

Tiempo de paso dentro de su ADN

Considere el cromosoma 1, sólo una de las 23 pares de cromosomas que tenemos: Una cadena intrincadamente plegada de 250,000,000 nucleótidos que contienen 4,220 genes que interactúan físicamente entre sí en tres dimensiones.

El origami molecular de estas interacciones necesita ser muy preciso, y los errores pueden ser literalmente la diferencia entre la vida y la muerte. Los cambios en el plegamiento de ADN se cree que está asociado con una serie de enfermedades, incluyendo el cáncer.

Todos 22,000 de los genes que llevamos están contenidos dentro de 2 metros de DNA, que se envasa de manera similar en pliegues complejos y espirales en los núcleos de cada una de las 37 billones de células del cuerpo.

La elaboración de las secuencias de nucleótidos en 2D que componen el código genético en nuestro ADN es crucial en la comprensión de cómo funcionan los genes, pero la comprensión de las interacciones físicas entre los pliegues de ADN requiere un salto a una nueva dimensión.

Ahí es donde Stephen Taylor y Jim Hughes, desde el Centro de Biología Computacional en el MRC Wimm, como en. Ellos pusieron su experiencia en biología computacional y la regulación de genes en conjunto con expertos en tiempo real de gráficos por ordenador y la interacción hombre-máquina en el Goldsmiths, Universidad de londres, para producir CSynth. CSynth es una herramienta interactiva que permite a los científicos visualizar todo un cromosoma de ADN en 3D y realizar un seguimiento de los puntos de interacción física.

A diferencia de las herramientas comparables, CSynth combina el modelado interactivo con la capacidad toconnect lo que ven en su modelo 3D con la información de la secuencia de ADN disponible gratuitamente en Internet. Los usuarios pueden cambiar dinámicamente los parámetros y comparar los modelos para ver cómo esto podría afectar a los genes y otros elementos en el ADN, tales como los interruptores que se convierten genes de encendido y apagado. Una característica adicional de CSynth es que combina su modelo computacional del estado de la técnica con la Realidad Virtual. Esto significa que los investigadores pueden paso prácticamente dentro de la estructura del ADN y explorar y manipular moléculas de ADN de una manera nueva.

Herramienta de aprendizaje

El potencial de visualizar realmente ADN también hace CSynth un aprendizaje excelente y herramienta de participación pública, especialmente cuando se combina con la Realidad Virtual. Miles de personas han experimentado CSynth en la exposición de la Royal Society de verano, el Festival de Ciencia de Cheltenham y muchas escuelas e institutos.

El equipo de Oxford ya ha colaborado con otros investigadores de la MRC Wimm para examinar cómo el ADN que codifica parte del complejo de la hemoglobina (la molécula que transporta el oxígeno en las células rojas de la sangre) pliegues en 3D, y cómo los cambios plegables en diferentes tipos de células.

Lo que es nuevo es que el software está disponible gratuitamente para cualquier persona que tenga acceso a un navegador web. Cualquier científico ahora puede subir sus propios datos al modelo y explorar en http://csynth.org/. No necesita instalación de software y es extremadamente rápido para ejecutar. Los investigadores esperan que esta interfaz web público hace CSynth útil para la educación y el aprendizaje demasiado, y que los investigadores pueden compartir sus modelos en línea.

Pero quizás lo más importante, CSynth ayudará a los científicos en Oxford y más allá de identificar posibles estructuras y elementos genéticos asociados con la enfermedad y para comprender el impacto de la estructura del ADN en la función.


Fuente: http://www.ox.ac.uk

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