Τρίτη 28 Νοεμβρίου 2023
  • Αφιερώματα
  • Συνεντεύξεις
  • Κινηματογράφος
  • Θέατρο
  • Βιβλίο
  • Διαγωνισμοί
MAXMAG | Πολιτισμός, Τέχνες, Διασκέδαση, Ομορφιά MAXMAG | Πολιτισμός, Τέχνες, Διασκέδαση, Ομορφιά
MAXMAG | Πολιτισμός, Τέχνες, Διασκέδαση, Ομορφιά MAXMAG | Πολιτισμός, Τέχνες, Διασκέδαση, Ομορφιά
  • MAXMAG
    • Σχετικά με εμάς
    • Πολιτική απορρήτου
    • Δελτία Τύπου
    • Επικοινωνία
    • Γίνε αρχισυντάκτης
    • Γίνε αρθρογράφος
    • #Egrapses
  • ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΣ
    • Αφιερώματα
      • Εγκλήματα
      • Ελλάδα 1821
      • Επιστήμονες
      • Ιστορία
      • Καλλιτέχνες
      • Μικρασιάτικη Καταστροφή
      • Πολιτικοί
      • Συγγραφείς
    • Συνεντεύξεις
      • Life & Style
      • Επιστήμη & Έρευνα
      • Επιχειρηματικότητα
      • Λογοτεχνία
      • Ποιότητα Ζωής
      • Πολιτισμός
      • Τέχνες
      • Υπέρβαση Ζωής
      • Ψυχαγωγία
    • Πολιτισμός
      • Τέχνη
      • Φιλοσοφία
      • Μουσεία
      • Κοινωνία
      • Γλώσσα
      • Εκπαίδευση
      • Κουλτουρα
      • Αρχαιολογία
      • Ιστορία
      • Θρησκεία
      • Festival
    • Βιβλίο
      • Βιβλιολίστες
      • Βιβλιονέα
      • Βιβλιοπαρουσιάσεις
      • Βιβλιοπροτάσεις
      • Νέες Κυκλοφορίες
      • Παιδικό βιβλίο
      • Ποίηση & Ποιητές
      • Προτάσεις Συγγραφέων
      • Συγγραφείς
    • Ειδική Αγωγή
      • ΑμεΑ
      • ΔΕΠΥ
      • Διαταραχές Λόγου
      • Διαταραχή Αυτιστικού Φάσματος
      • Μαθησιακές Δυσκολίες
      • Νοητική καθυστέρηση
      • Προβλήματα Όρασης
    • Περιβάλλον
      • Άγρια Ζωή
  • ΨΥΧΑΓΩΓΙΑ
    • Κινηματογράφος
      • Box Office
      • Specials
      • Κινηματογραφικά Νέα
      • Κριτικές
      • Λίστες Ταινιών
      • Προτάσεις Ταινιών
    • Μουσική
      • Happenings
      • Music News
      • Reviews
      • Tracklisting
      • Έρευνα
      • Χρονομηχανή
      • Προσωπικά
    • Θέατρο
      • Ηθοποιοί
      • Θεατρικές Μορφές
      • Θεατρικές Προτάσεις
      • Θεατρική Ατζέντα
      • Θεατρική εκπαίδευση
      • Θέατρο και παιδί
      • Κρατικό Θέατρο Βορείου Ελλάδος
      • Κριτικές Θεατρικών Παραστάσεων
      • Οικονομικό Θέατρο
      • Παρουσιάσεις Παραστάσεων
      • Πρεμιέρες
      • Προσεχώς
      • Τελευταίες Παραστάσεις
    • Τηλεόραση
      • #EditorsChoice
      • Series Review
      • Tv Guide
      • Tv People
      • TvNewsflash!
      • VintageTv
      • Where Are They Now
      • Προτάσεις Σειρών
      • Σειρές
      • Τηλεταινίες
    • Γαστρονομία
    • Φωτογραφία
      • Guide
      • Άγνωστες Φωτογραφίες
      • Απόψεις
    • Gaming
      • Classics
      • Gaming Reviews
      • Tabletop
      • Techday
  • LIFE & STYLE
    • Μηχανοδήγηση
    • Σώμα & Υγεία
      • Αισθητική
      • Άσκηση
      • Γυναικολογία
      • Διατροφή
      • Ιατρικά νέα
      • Υγεία και πρόληψη
    • Μόδα & Ομορφιά
      • Μόδα
      • Ομορφιά
    • Design
      • Αρχιτεκτονική
      • Διακόσμηση
      • Φτιάξτο μόνος σου
    • Ψυχολογία
      • Κοινωνική Ψυχολογία
      • Πειράματα στην Ψυχολογία
      • Ψυχολογία & τέχνη
      • Ψυχολογία στην παιδική ηλικία
    • Αψυχολόγητα
      • Ξαφνικά Συνέβη
    • Επιχειρηματικότητα
    • Καρίερα
      • Tips
      • Εργασία
  • ΕΠΙΣΤΗΜΗ
    • Επιστήμη
      • Event
      • Προϊστορία
      • Ανθρώπινο Σώμα
      • Διάστημα
      • Πλανήτες
      • Ανακαλύψεις
      • Επιστήμονες
    • Τεχνολογία
      • Event
      • Smart Living
        • Προστασία
      • Smartphones
      • Social Media
        • Facebook
        • Instagram
        • Twitter
      • Ρομπότ
    • Ψυχολογία
  • ΕΞΕΡΕΥΝΩ
    • Ταξίδια
      • Max Ταξίδια
      • Ελλάδα
        • Ηπειρώτικη Ελλάδα
        • Νησιωτικη Ελλαδα
      • Εναλλακτικός Τουρισμός
      • Εξωτερικό
        • Αμερική
        • Ασία
        • Αφρική
        • Ευρώπη
        • Ωκεανία
    • Άγνωστη Ελλάδα
      • Άγνωστη Αθήνα
      • Άγνωστη Ήπειρος
      • Άγνωστη Θεσσαλονίκη
      • Άγνωστη Θράκη
    • City Guide
      • Αθήνα
      • Αλεξανδρούπολη
      • Βιβλιοστέκια
      • Βόλος
      • Γεύση
      • Εξωτερικό
      • Ηράκλειο
      • Θεσσαλονίκη
      • Ιωάννινα
      • Κατερίνη
      • Κρήτη
      • Κύπρος
      • Λίστες με μαγαζία
      • Πάτρα
      • Πειραιάς
      • Προτασεις
  • PLUS
    • Next Chapter
      • Αυγερινός
      • Μια Εβδομάδα Ακόμα
      • Ο Δρόμος της Επανάστασης
      • Ουρανία
      • Πεταλούδα στο Φως
      • Πικραλίδες
      • Σπουδαία Γυναίκα
      • Σταυροδρόμι Ψυχών
    • #Egrapsa
      • Απόψεις
        • Θέατρο
      • Μικρές ιστορίες
      • Μόδα
      • Πληροφοριακά
      • Προσωπικές Εμπειρίες
      • Σκέψεις
    • Διαγωνισμοί
      • Διαγωνισμοί Θεάτρου
      • Διαγωνισμός Διηγήματος
      • Διαγωνισμός Παραμυθιού
      • Νικητές Διαγωνισμών
    • Podcasts
    • QUIZ
Επιστήμη

Μαθηματικά υπολογιστικά μοντέλα λύνουν πολύπλοκα προβλήματα στο DNA

Από Δημοσθένης Γκερλιώτης 7 Δεκεμβρίου 2017
 Μαθηματικά υπολογιστικά μοντέλα λύνουν πολύπλοκα προβλήματα στο DNA

Όταν διαιρούνται τα βακτηρίδια E. coli, πρέπει να χωρίσουν δύο συνδεδεμένους κύκλους DNA σε δύο ξεχωριστούς κύκλους. Η μαθηματικός Mariel Vazquez και οι συνεργάτες της χρησιμοποιούν τα μαθηματικά των σχημάτων (τοπολογία) και τη μοντελοποίηση των υπολογιστών για να κατανοήσουν αυτή τη διαδικασία.

 

Εάν έχετε δοκιμάσει ποτέ να ξεμπλοκάρετε ένα ακουστικό, θα καταλάβετε πώς οι βρόχοι και τα κορδόνια μπορούν να στρεβλωθούν. Το DNA μπορεί να μπερδευτεί με τον ίδιο τρόπο και σε ορισμένες περιπτώσεις πρέπει να κοπεί και να επανασυνδεθεί για να επιλύσει τους κόμβους. Τώρα μια ομάδα μαθηματικών, βιολόγων και επιστημόνων των υπολογιστών έχει ξεκαθαρίσει πώς το βακτήριο E. coli μπορεί να αποσυνδέσει το μπλεγμένο DNA με μια τοπική διαδικασία επανασύνδεσης. Τα μαθηματικά πίσω από την έρευνα, πρόσφατα δημοσιευμένα σε επιστημονικές εκθέσεις, θα μπορούσαν να έχουν συνέπειες πολύ πέρα από τη βιολογία.

Τα βακτηρίδια E. coli μπορούν να προκαλέσουν εντερική νόσο, αλλά είναι επίσης εργαστηριακές αρθρώσεις. Το γονιδίωμα του Ε. coli είναι ένας μόνο κύκλος διπλής έλικας DNA. Πριν διαχωριστεί μια κυψελίδα E. coli, ο κύκλος αυτός αντιγράφεται. Το άνοιγμα της διπλής έλικας για να το αντιγράψετε ρίχνει στρεβλώσεις σε άλλα σημεία του μορίου – ακριβώς όπως ξετυλίγοντας ένα κορδόνι σε ένα μέρος, θα το καταστήσει υπερβολικό πηνίο κάπου αλλού. Η διαδικασία έχει ως αποτέλεσμα δύο συνεστραμμένους βρόχους του DNA που περνούν ο ένας τον άλλο σαν ένα τέχνασμα «μαγικών δακτυλίων».

Για να διαχωριστούν οι δακτύλιοι, το E. coli χρησιμοποιεί ένα ένζυμο που ονομάζεται τοποϊσομεράση IV, το οποίο κόβει με ακρίβεια ένα τμήμα DNA, επιτρέπει στους βρόχους να περάσουν από το σπάσιμο και στη συνέχεια να σφραγίσει ξανά το σπάσιμο. Επειδή η τοποϊσομεράση IV είναι τόσο σημαντική για τα βακτήρια, είναι ένας δελεαστικός στόχος για αντιβιοτικά όπως η σιπροφλοξασίνη. Αλλά όταν απουσιάζει η τοποϊσομεράση IV, ένα άλλο σύμπλεγμα ενζύμου μπορεί να εμπλακεί στην πραγματοποίηση αυτής της αποσύνδεσης, αν και λιγότερο αποτελεσματικά. Αυτό το συγκρότημα εισάγει δύο διαλείμματα και αποσυνδέει επανασυνδέοντας τα τέσσερα χαλαρά άκρα.

«Υπάρχουν άλλοι τρόποι αποσύνδεσης των δακτυλίων, αλλά πώς το κάνουν»; δήλωσε η Mariel Vazquez, καθηγήτρια των μαθηματικών και της μικροβιολογίας και μοριακής γενετικής στο Πανεπιστήμιο Davis της Καλιφόρνια. Ένα μονοπάτι, λέει η Vazquez, είναι ότι τα ένζυμα επανασύνδεσης αφαιρούν έναν σύνδεσμο κάθε φορά μέχρι να φτάσουν στο μηδέν. Η λύση αυτή ευνοήθηκε από τους βιολόγους.

Advertising
Loading...

Αλλά οι μαθηματικοί εξετάζουν το πρόβλημα ελαφρώς διαφορετικά. Κατανοούν το DNA ως μια εύκαμπτη καμπύλη στον τρισδιάστατο χώρο. Ορισμένα σημεία στην καμπύλη μπορούν να σπάσουν και να επανασυνδεθούν. Σε έναν μαθηματικό, υπάρχουν πολλές πιθανές διαδρομές για τις διαδικασίες επανασύνδεσης για να δουλέψουν – συμπεριλαμβανομένων μερικών όπου ο αριθμός των συνδέσεων ανεβαίνει πραγματικά πριν πάει πίσω.

«Αυτά είναι τα ίδια για έναν μαθηματικό, αλλά όχι για έναν βιολόγο», δήλωσε η Vazquez. Για να προσδιορίσουν την πιο πιθανή διαδρομή και να επιλύσουν το πρόβλημα, στράφηκαν σε υπολογιστική μοντελοποίηση.

Η Vazquez και οι συνεργάτες της ανέπτυξαν λογισμικό ηλεκτρονικών υπολογιστών με το DNA που αντιπροσωπεύεται ως εύκαμπτες αλυσίδες για να μοντελοποιήσουν τις πιθανές θέσεις όπου τα ένζυμα επανασύνδεσης θα μπορούσαν να κόψουν και να επανασυνδέσουν τις αλυσίδες. Συνολικά, μοντελοποίησαν εκατομμύρια διαμορφώσεις που αντιπροσωπεύουν 881 διαφορετικές τοπολογίες ή μαθηματικά σχήματα και προσδιόρισαν εκατοντάδες ελάχιστες διαδρομές για να συνδέσουν δύο κύκλους DNA σε έως και εννέα θέσεις έως δύο ξεχωριστούς κύκλους.

Το μοντέλο υπολογιστών επιβεβαίωσε τους βιολόγους: Η αναίρεση ενός συνδέσμου κάθε φορά είναι η προτιμώμενη οδός για τον διαχωρισμό των κύκλων του DNA. Τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να έχουν συνέπειες πολύ πέρα από τη βιολογία του DNA, δήλωσε η Vazquez. Υπάρχουν και άλλα παραδείγματα στη φύση των αντικειμένων που συγκρούονται, σπάνε και επανασυνδέονται – όπως η δυναμική των συνδεδεμένων υγρών στροβίλων ή τα πρότυπα που σχηματίζονται από τους δακτυλίους καπνού, για παράδειγμα. Όταν οι ηλιακές εκλάμψεις εκτοξεύονται από τον ήλιο, οι ισχυρές γραμμές μαγνητικού πεδίου διασχίζουν και επανασυνδέονται.

«Τα μαθηματικά δεν είναι ειδικά για το DNA και ο υπολογισμός μπορεί να προσαρμοστεί», δήλωσε η Vazquez.

Πηγή επιστημονικού άρθρου:

Robert Stolz, Masaaki Yoshida, Reuben Brasher, Michelle Flanner, Kai Ishihara, David J. Sherratt, Koya Shimokawa, Mariel Vazquez. Pathways of DNA unlinking: A story of stepwise simplification. Scientific Reports, 2017

 

Advertising
Loading...

ΜΟΙΡΑΣΤΕΙΤΕ ΤΟ:

Report post

Δημοσθένης Γκερλιώτης

author

Σπούδασα Ιστορία και Φιλοσοφία της Επιστήμης (Ε.Κ.Π.Α.) με μεταπτυχιακή ειδίκευση στις σπουδές Επιστήμης και Τεχνολογίας (STS) και μεταπτυχιακός φοιτητής στο Ε.Μ.Π. "Περιβάλλον και Ανάπτυξη". Με ενδιαφέροντα που αφορούν τις τεχνολογίες υπολογιστών, περιβάλλοντος και τεχνολογιών αιχμής.

Μόλις ανέβηκαν
Ιστορία

Οργανωτική δομή και λειτουργία της Οθωμανικής Αυτοκρατορίας

28 Νοεμβρίου 2023
Smartphones

Motorola Moto G54 Power Edition 5G: The beast

28 Νοεμβρίου 2023
Βιβλίο

Χριστίνα Γκουτή: “Με ενοχλεί η αδικία”

28 Νοεμβρίου 2023
Συνεντεύξεις

Dumb and Dahmer: «Podcasts αληθινών εγκλημάτων!»

27 Νοεμβρίου 2023

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ
Επιστήμη

Alois Alzheimer: μια ζωή αφιερωμένη στην επιστήμη

Επιστήμη

Eugene Parker: Ο αστροφυσικός που άγγιξε τον ήλιο

Επιστήμη

Εύδοξος ο Κνίδιος: Ένας μέγας επιστήμονας

Επιστήμη

Εύδημος ο Ρόδιος: Ο αρχαίος ιστορικός της Επιστήμης

Επιστήμη

Παγκόσμιος Ιστός: Η ρηξικέλευθη εφεύρεση του Tim Berners Lee

Επιστήμη

Δημόκριτος: Μια διεπιστημονική προσωπικότητα-Μέρος Β’

Επιστήμη

Δημόκριτος: Μια διεπιστημονική προσωπικότητα-Μέρος Α’

Επιστήμη

Θεόφραστος: Ο πολυμαθής συνεχιστής του Αριστοτέλη

MAXMAG | Πολιτισμός, Τέχνες, Διασκέδαση, Ομορφιά MAXMAG | Πολιτισμός, Τέχνες, Διασκέδαση, Ομορφιά

MAX MAGAZINE

Σχετικά με εμάς
Newsletter
Πολιτική Απορρήτου

Έλα κοντά μας

Γίνε αρθρογράφος
Γίνε αρχισυντάκτης
Egrapses
Επικοινωνία
Δελτία Τύπου

ΑΝΕΒΗΚΕ ΤΕΛΕΥΤΑΙΑ

Περιβάλλον

Ωφέλιμα έντομα και βιολογική καταπολέμηση εχθρών των καλλιεργειών

Προτάσεις Σειρών

Ως πότε θα είναι υποτιμημένο το “Gotham”;

Συνεντεύξεις

ΩΡΛ: από το σύνδρομο eagle ως τη νόσο Μενιέρ

Κοινωνική Ψυχολογία

Ωριμότητα: Σε αγαπώ ή σε χρειάζομαι;

MAX Κατηγορίες

Πολιτισμός
Αφιερώματα
Βιβλίο
Κινηματογράφος
Θέατρο
Τηλεόραση
Ταξίδια
City Guide
Άγνωστη Ελλάδα
Γαστρονομία
Σώμα κ Υγεία
COPYRIGHT © 2018 - 2023 / ΒΥ MAXMAG ALL RIGHTS RESERVED