Teknologi lar forskere utforske 3D DNA-struktur
Forskere ved MRC Weatherall Institute of Molecular Medicine (MRC WIMM) har utviklet teknologi som lar forskere utforske den komplekse 3D-DNA-strukturen i Virtual Reality. I et nyutgitt forhåndstrykk, teamet beskriver verktøyet deres, som nå er fritt tilgjengelig for alle.
Å utarbeide sekvensen som utgjør genetisk kode er nå rutine i medisinsk forskning, men sekvensen er ikke hele historien; gener slås også av og på ved fysisk interaksjon mellom spesifikke deler av DNA.
Vurder kromosom 1, bare en av de 23 parede kromosomer vi har: En intrikat brettet kjede av 250,000,000 nukleotider som inneholder 4,220 gener som fysisk interagerer med hverandre i tre dimensjoner.
Den molekylære origamien til disse interaksjonene må være veldig presis, og feil kan bokstavelig talt være forskjellen mellom liv og død. Endringer i foldingen av DNA antas å være assosiert med en rekke sykdommer, inkludert kreft.
Alle 22,000 av genene vi bærer er inneholdt 2 meter med DNA, som på samme måte er pakket inn i komplekse folder og hvirvler i kjernene til hver av de 37 billioner celler i kroppen.
Å utarbeide 2D-sekvensene av nukleotider som utgjør den genetiske koden i vårt DNA er avgjørende for å forstå hvordan gener fungerer, men å forstå de fysiske interaksjonene mellom DNA-foldene krever et sprang inn i en ny dimensjon.
Det er hvor Stephen Taylor og Jim Hughes, fra Senter for beregningsbiologi ved MRC WIMM, kom inn. De legger sin ekspertise innen beregningsbiologi og genregulering sammen med eksperter innen sanntids datagrafikk og menneske-maskin-interaksjon hos Goldsmiths, Universitetet i London, å produsere CSynth. CSynth er et interaktivt verktøy som lar forskere visualisere et helt kromosom av DNA i 3D og spore punkter for fysisk interaksjon.
I motsetning til sammenlignbare verktøy, CSynth kombinerer interaktiv modellering med muligheten til å koble det de ser i 3D-modellen med DNA-sekvensinformasjonen fritt tilgjengelig på nettet. Brukere kan dynamisk endre parametere og sammenligne modeller for å se hvordan dette kan påvirke gener og andre elementer i DNAet, som bryterne som slår gener på og av. En tilleggsfunksjon ved CSynth er at den kombinerer sin toppmoderne beregningsmodell med Virtual Reality. Dette betyr at forskere praktisk talt kan gå inn i DNA-strukturen og utforske og manipulere DNA-molekyler på en ny måte.
Læringsverktøy
Potensialet til å virkelig visualisere DNA gjør også CSynth til et utmerket verktøy for læring og offentlig engasjement, spesielt når den kombineres med Virtual Reality. Tusenvis av mennesker har opplevd CSynth på Royal Society Summer Exhibition, Cheltenham Science Festival og mange skoler og institutter.
Oxford-teamet har allerede samarbeidet med andre forskere ved MRC WIMM for å undersøke hvordan DNAet som koder for en del av hemoglobinkomplekset (molekylet som transporterer oksygen i røde blodlegemer) bretter i 3D, og hvordan foldingen endres i ulike celletyper.
Det nye er at programvaren er fritt tilgjengelig for alle som har tilgang til en nettleser. Enhver vitenskapsmann kan nå laste opp sine egne data for å modellere og utforske på http://csynth.org/. Den trenger ikke programvareinstallasjon og er ekstremt rask å kjøre. Forskerne håper at dette offentlige nettgrensesnittet gjør CSynth nyttig også for utdanning og læring, og at forskere kan dele modellene sine på nett.
Men kanskje viktigst, CSynth vil hjelpe forskere ved Oxford og utover med å identifisere potensielle strukturer og genetiske elementer assosiert med sykdom og å forstå virkningen av DNA-struktur på funksjon.
Kilde: http://www.ox.ac.uk
Legg igjen et svar
Du må Logg Inn eller registrere for å legge til en ny kommentar .