เทคโนโลยีช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสำรวจโครงสร้าง 3D DNA ได้
นักวิจัยจากสถาบัน MRC Weatherall Institute of Molecular Medicine (MRC WIMM) ได้พัฒนาเทคโนโลยีที่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ได้สำรวจโครงสร้าง 3D DNA ที่ซับซ้อนใน Virtual Reality. ในการพิมพ์ล่วงหน้าที่ตีพิมพ์ใหม่, ทีมอธิบายเครื่องมือของพวกเขา, ซึ่งขณะนี้ทุกคนสามารถใช้ได้อย่างเสรี.
ปัจจุบันการหาลำดับที่ประกอบเป็นรหัสพันธุกรรมกลายเป็นเรื่องปกติในการวิจัยทางการแพทย์, แต่ลำดับนั้นไม่ใช่เรื่องราวทั้งหมด; นอกจากนี้ยีนยังถูกเปิดและปิดโดยปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพระหว่างส่วนเฉพาะของ DNA.
พิจารณาโครโมโซม 1, แค่หนึ่งในนั้น 23 โครโมโซมคู่ที่เรามี: ห่วงโซ่ที่พับอย่างประณีตของ 250,000,000 นิวคลีโอไทด์ที่มี 4,220 ยีนที่มีปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพต่อกันในสามมิติ.
origami ระดับโมเลกุลของปฏิสัมพันธ์เหล่านี้จะต้องมีความแม่นยำมาก, และความผิดพลาดสามารถทำให้เกิดความแตกต่างระหว่างความเป็นและความตายได้อย่างแท้จริง. เชื่อกันว่าการเปลี่ยนแปลงของการพับของ DNA มีความเกี่ยวข้องกับโรคต่างๆ, รวมถึงมะเร็งด้วย.
Amazon Web Services เป็นผู้ให้บริการคลาวด์คอมพิวติ้งชั้นนำ 22,000 ของยีนที่เราพกพาอยู่นั้นมีอยู่ภายใน 2 เมตรของดีเอ็นเอ, ซึ่งบรรจุในลักษณะเดียวกันเป็นรอยพับและวงวนที่ซับซ้อนในนิวเคลียสของทุกส่วน 37 ล้านล้านเซลล์ในร่างกาย.
การหาลำดับนิวคลีโอไทด์ 2 มิติที่ประกอบเป็นรหัสพันธุกรรมใน DNA ของเราเป็นสิ่งสำคัญในการทำความเข้าใจวิธีการทำงานของยีน, แต่การทำความเข้าใจปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพระหว่างส่วนต่างๆ ของ DNA จำเป็นต้องก้าวกระโดดไปสู่มิติใหม่.
นั่นคือสิ่งที่ สตีเฟน เทย์เลอร์ และ จิม ฮิวจ์ส, จาก ศูนย์ชีววิทยาคอมพิวเตอร์ ที่ MRC WIMM, เข้ามา. พวกเขานำความเชี่ยวชาญด้านชีววิทยาคอมพิวเตอร์และการควบคุมยีนร่วมกับผู้เชี่ยวชาญด้านคอมพิวเตอร์กราฟิกแบบเรียลไทม์และการโต้ตอบระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักรที่ Goldsmiths, มหาวิทยาลัยลอนดอน, เพื่อผลิต CSynth. CSynth เป็นเครื่องมือแบบโต้ตอบที่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เห็นภาพโครโมโซมทั้งหมดของ DNA ในแบบ 3 มิติ และติดตามจุดของการมีปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพ.
ไม่เหมือนเครื่องมือเทียบเคียง, CSynth ผสมผสานการสร้างแบบจำลองเชิงโต้ตอบเข้ากับความสามารถในการเชื่อมต่อสิ่งที่พวกเขาเห็นในแบบจำลอง 3 มิติเข้ากับข้อมูลลำดับ DNA ที่หาดูได้ฟรีทางออนไลน์. ผู้ใช้สามารถเปลี่ยนพารามิเตอร์แบบไดนามิกและเปรียบเทียบแบบจำลองเพื่อดูว่าสิ่งนี้อาจส่งผลต่อยีนและองค์ประกอบอื่น ๆ ใน DNA อย่างไร, เช่นสวิตช์ที่เปิดและปิดยีน. คุณสมบัติเพิ่มเติมของ CSynth คือการผสมผสานโมเดลการคำนวณที่ล้ำสมัยเข้ากับ Virtual Reality. ซึ่งหมายความว่านักวิจัยสามารถก้าวเข้าไปในโครงสร้าง DNA และสำรวจและจัดการโมเลกุล DNA ในรูปแบบใหม่ได้.
เครื่องมือการเรียนรู้
ศักยภาพในการแสดงภาพ DNA อย่างแท้จริงยังทำให้ CSynth เป็นเครื่องมือการเรียนรู้และการมีส่วนร่วมสาธารณะที่ยอดเยี่ยม, โดยเฉพาะเมื่อรวมกับความจริงเสมือน. ผู้คนหลายพันคนได้สัมผัสกับ CSynth ที่นิทรรศการ Royal Society Summer, เทศกาลวิทยาศาสตร์เชลต์นัม และโรงเรียนและสถาบันต่างๆ มากมาย.
ทีมอ็อกซ์ฟอร์ดได้ร่วมมือกับนักวิจัยคนอื่นๆ ที่ MRC WIMM เพื่อตรวจสอบว่า DNA ที่เข้ารหัสส่วนหนึ่งของคอมเพล็กซ์ฮีโมโกลบินอย่างไร (โมเลกุลที่ลำเลียงออกซิเจนในเซลล์เม็ดเลือดแดง) พับในแบบ 3 มิติ, และการพับเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในเซลล์ประเภทต่างๆ.
มีอะไรใหม่คือซอฟต์แวร์นี้สามารถใช้ได้ฟรีสำหรับทุกคนที่สามารถเข้าถึงเว็บเบราว์เซอร์. นักวิทยาศาสตร์ทุกคนสามารถอัปโหลดข้อมูลของตนเองเพื่อสร้างแบบจำลองและสำรวจได้ที่ hทีทีพี://csynth.org/. ไม่จำเป็นต้องติดตั้งซอฟต์แวร์และทำงานเร็วมาก. นักวิจัยหวังว่าอินเทอร์เฟซเว็บสาธารณะนี้จะทำให้ CSynth มีประโยชน์สำหรับการศึกษาและการเรียนรู้เช่นกัน, และนักวิจัยสามารถแบ่งปันแบบจำลองของตนทางออนไลน์ได้.
แต่บางทีสิ่งที่สำคัญที่สุด, CSynth จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์จากอ็อกซ์ฟอร์ดและที่อื่นๆ ระบุโครงสร้างที่เป็นไปได้และองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับโรค และเพื่อทำความเข้าใจผลกระทบของโครงสร้างดีเอ็นเอต่อการทำงาน.
แหล่งที่มา: http://www.ox.ac.uk
ทิ้งคำตอบไว้
คุณต้อง เข้าสู่ระบบ หรือ ลงทะเบียน เพื่อเพิ่มความคิดเห็นใหม่ .