• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • DNA w formie kodu kreskowego przyspiesza mapowanie genomu

    23.07.2010. 21:12
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Zespół naukowców, których prace są finansowane ze środków unijnych, stworzył tanią i łatwą metodę "przetapiania" molekuł DNA (kwasu dezoksyrybonukleinowego) na kod kreskowy w ciągu 1-2 godzin zamiast jak zazwyczaj doby. Ta nowa technika, opisana w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences USA, mogłaby zostać wykorzystana do szybkiego mapowania genetycznego i diagnozy medycznej.

    Projekt READNA (Rewolucyjne podejścia i urządzenia do analizy kwasów nukleinowych) otrzymał niemal 12 mln EUR z tematu "Zdrowie" Siódmego Programu Ramowego (7PR), którego budżet przeznaczony jest na finansowanie przełomowych technik sekwencjonowania i genotypowania DNA, które mają zrewolucjonizować metody analizy kwasów nukleinowych.

    "Mapowanie genomu danej osoby jest obecnie kosztownym i skomplikowanym procesem" - wyjaśnia Jonas Tegenfeldt z Uniwersytetu w Lund, Szwecja. Nowa technika może wyeliminować obydwie te wady. Po pierwsze wymaga tylko jednej molekuły DNA do analizy, zatem nie ma potrzeby wcześniejszej amplifikacji DNA. Nie ma również konieczności wstępnej obróbki czy fragmentacji molekuły DNA, dzięki czemu można wykryć zmienność sekwencji DNA bez wpływania na ogólną organizację genomu.

    To sprawia, że proces jest szybszy i tańszy. Technika ta umożliwia również porównanie między komórkami bez konieczności uśredniania wyników grupy amplifikowanych molekuł. Właściwości te czynią z niej idealną kandydatkę na rutynową analizę szpitalną, aby sprawdzić na przykład, czy pacjent ma genetyczne predyspozycje do choroby.

    Kody kreskowe DNA nie są niczym nowym, z tym że ta metoda wprowadza nowy sposób ich uzyskiwania. Technika opiera się na fakcie topnienia różnych części molekuły DNA w różnych temperaturach.

    Molekuła DNA składa się z dwóch łańcuchów, które można rozpleść laboratoryjne do analizy. Każdy łańcuch DNA ma odrębną sekwencję, tj. charakterystyczną serię nukleozasad zwanych adeniną, tyminą, guaniną i cytozyną (A, T, G i C). Dwa łańcuchy utrzymują się razem za pomocą wiązań między nukelozasadami: "A" może tworzyć parę wyłącznie z "T", a "G" zawsze łączy się z "C". Para "G-C" jest ściślej powiązana niż para "A-T", zatem jej stopienie wymaga wyższej temperatury.

    Naukowcy najpierw rozciągnęli DNA w nanokanale przed ogrzaniem go do temperatury, w której topi się jedynie wiązanie "A-T". Wcześniej DNA jest zabarwiane specjalną substancją fluorescencyjną, aby uzyskać obraz stopionej molekuły. Wzór powstający w wyniku częściowego topnienia pokazuje podstawową sekwencję w sposób gruboziarnisty, tj. topiące się części bogate w "A-T" są mniej fluorescencyjne i tworzą ciemne pola w kodzie paskowym. Kod paskowy jest niepowtarzalny dla danej sekwencji każdej, analizowanej molekuły DNA.

    W skład konsorcjum READNA weszli naukowcy z 12 instytucji akademickich i 6 przedsiębiorstw prywatnych z całej Europy. Grupa wykorzystuje postępy w technologii nanoprodukcyjnej - wypracowane pierwotnie na potrzeby produkcji układów scalonych - do budowy małoskalowych urządzeń "nanocieczowych" wykorzystywanych do manipulowania pojedynczymi molekułami i analizowania ich.

    Technika kodu kreskowego jest już opatentowana i może znaleźć istotne zastosowania medyczne na przykład w identyfikowaniu wirusów i bakterii u pacjenta. Zdaniem dr Tegenfeldta "możemy również sprawdzić, czy coś poszło nie tak w genomie człowieka, ponieważ istnieje możliwość zobaczenia, czy któraś część chromosomu przesunęła się z jakiegoś powodu. Tak właśnie się dzieje w przypadku niektórych chorób."

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Cząsteczka (molekuła) – neutralna elektrycznie grupa dwóch lub więcej atomów utrzymywanych razem kowalencyjnym wiązaniem chemicznym. Cząsteczki różnią się od cząstek (np. jonów) brakiem ładunku elektrycznego. Jednakże, w fizyce kwantowej, chemii organicznej i biochemii pojęcie cząsteczka jest zwyczajowo używane do określania jonów wieloatomowych. Drganie charakterystyczne pewnej grupy atomów – takie drganie normalne molekuły, w którym amplitudy wychyleń zrębów (rdzeni) atomowych należącej do jednego ugrupowania (grupy funkcyjnej) są istotnie większe niż amplitudy wychyleń pozostałych zrębów. Innymi słowy, drganie pewnego ugrupowania znajdującego się w molekule ma decydujący wkład w drganie o tej charakterystycznej częstości. Jako dobry przykład służy drganie rozciągające grupy hydroksylowej. Jest to drganie o częstotliwości z zakresu 3500 do 4000 cm, w którym zręby atomowe tlenu i połączonego z nim bezpośrednio wodoru drgają z dużo większą amplitudą niż zręby pozostałych pierwiastków tworzących molekułę. Element płynu – niewielka część płynu. Jest to objętość płynu na tyle mała, by można było przyjąć iż wszystkie własności płynu są w niej jednakowe, a jednocześnie na tyle duża, by można było stosować metody statystyczne (wobec chaotycznego ruchu molekuł) do ich wyznaczania. Pojęcie używane w mechanice płynu w tworzonych modelach zachowania się płynu.

    4-Acetoksy-N,N-dietylotryptamina – substancja psychoaktywna o działaniu bardzo zbliżonym do psylocybiny, pochodna tryptaminy. Znana jest też pod nazwami etacetyna i etylocybina. 4-Aco-DET zostało wynalezione w laboratoriach Sandoz przez Alberta Hofmanna w 1958 roku. Jest mało trwałą molekułą i bardzo szybko ulega rozkładowi i utlenianiu na powietrzu. 4-Aco-DET zwykle zażywane jest doustnie, dawkowanie zawiera się w przedziale 5–25 mg. Efekty działania utrzymują się 4 do 6 godzin. 4-Aco-DET może też być palone, działa wtedy dużo krócej i dużo szybciej pojawiają się pierwsze efekty. Substancja ta nie jest kontrolowana w UE i Polsce. Genomika – dziedzina biologii molekularnej i biologii teoretycznej (pokrewna genetyce i ściśle związana z bioinformatyką) zajmująca się analizą genomu organizmów. Głównym celem genomiki jest poznanie sekwencji materiału genetycznego oraz mapowanie genomu ale również określenie wszelkich zależności i interakcji wewnątrz genomu.

    Lutowanie – metoda trwałego łączenia elementów metalowych za pomocą metalowego spoiwa zwanego lutem o temperaturze topnienia niższej niż temperatura topnienia łączonych elementów. Proces lutowania należy prowadzić w temperaturze wyższej od temperatury topnienia lutu, lecz nie wyższej od temperatury topnienia łączonych elementów. Dzięki temu lut topi się, a łączone elementy pozostają cały czas w stanie stałym. Istotne jest, aby zarówno lut, jak i elementy lutowane, osiągnęły temperaturę lutowania (wyższą od temperatury topnienia lutu), w przeciwnym przypadku mogą powstać wadliwe złącza zwane zimnymi lutami lub zimnymi stykami, o niezadowalających właściwościach użytkowych. Podstawową różnicą między lutowaniem a spawaniem jest to, że w przypadku spawania temperatura procesu jest tak wysoka, aby stopić i materiał dodatkowy, i brzegi elementów spawanych. Kriosukcja, inaczej ssanie lodowe - jeden z procesów powstawania lodu segregacyjnego, polegający na przemieszczaniu molekuł wody w kierunku powierzchni przemarzania (frontu przemarzania). Wraz z lodem przemieszczaniu ulegają cząstki glebowe. W ten sposób proces ten przyczynia się do rozwoju m.in.:

    Replikator to fikcyjne urządzenie istniejące w uniwersum Star Trek. Replikator potrafi tworzyć materię z energii, dzięki technologii zamieniania energii w molekuły według danego wzorca. Jest powszechnie wykorzystywany w Gwiezdnej Flocie, najczęściej do "tworzenia" (powielania) żywności. W kilka sekund może powstać dowolnie wybrane danie, praktycznie nieróżniące się smakiem od oryginału. Potokowość (ang. pipelining) – technika budowy procesorów polegająca na podziale logiki procesora odpowiedzialnej za proces wykonywania programu (instrukcji procesora) na specjalizowane grupy w taki sposób, aby każda z grup wykonywała część pracy związanej z wykonaniem rozkazu. Grupy te są połączone sekwencyjnie – potok (ang. pipe) – i wykonują pracę równocześnie, pobierając dane od poprzedniego elementu w sekwencji. W każdej z tych grup rozkaz jest na innym stadium wykonania. Można to porównać do taśmy produkcyjnej. W uproszczeniu, potok wykonania instrukcji procesora może wyglądać następująco:

    Brian G. Wowk, Ph.D. – kanadyjski fizyk medyczny i kriobiolog znany z odkrycia i prac nad syntetycznymi molekułami naśladującymi aktywność naturalnego białka zapobiegającego zamrożeniu w procesie krioprezerwacji, zwanymi też "ice blockers". Jako naukowiec w 21st Century Medicine, Inc., wspólnie z Gregory M. Fahy opracował kluczowe technologie umożliwiające krioprezerwację dużych i złożonych tkanek. Razem po raz pierwszy dokonali zakończonej powodzeniem witryfikacji i przeszczepu organu u ssaka (nerki).

    Falowanie rozmowy – technika pracy z podopiecznym polegająca na zmianie dynamiki rozmowy, płynne przechodzenie od elementów uspokajających, co do których odpowiedz i zdanie rozmówcy jest ugruntowane (nie wymaga refleksji), do aspektów, które wymagają od niej wysiłku umysłowego, przemyślenia. Stanowią trudność i wyzwanie. Technika ma na celu pobudzanie aktywności klienta oraz twórczego angażowania się w przezwyciężanie swoich trudności.

    Pompa orbitronowa - rodzaj pompy jonowo-sorpcyjnej z gorącą katodą. W pompie tej znajdują się :tytanowy pręt na potencjale około 4 kV względem katody, umieszczona w specjalnej osłonie termokatoda (wykonana tak, że katoda nie "widzi" tytanowego pręta i obudowa metalowa pompy, na potencjale około -70V względem katody. Elektrony emitowane z katody orbitują wokół tytanowego pręta, jonizując po drodze cząsteczki gazu. Elektrony bombardują pręt tytanowy i grzeją go, co powoduje powstanie par tytanu. Pary te osiadają na obudowie pompy. Wskutek ujemnego potencjału tej obudowy osiadają na nim jony dodatnie, które zamieniają się w molekuły gazu. Molekuły te są "zamurowywane" w naparowującej się warstwie tytanu. Kolor nieba: Kolor nieba i znajdujących się na nim chmur zależy od kilku zjawisk optycznych. Najważniejszymi z nich jest rozpraszanie światła widzialnego przez molekuły powietrza, znajdujące się w powietrzu kropelki wody, kryształki lodu oraz pyły zawieszone w powietrzu.

    Spiekanie proszków ceramicznych lub metalicznych jest zjawiskiem zachodzącym samorzutnie wraz z podniesieniem temperatury, którego kierunek jest ustalony przez spadek entalpii swobodnej, towarzyszący zmniejszeniu się rozwinięcia powierzchni swobodnych układu. Dzięki temu zbiór stykających się ze sobą drobnych ziaren wiąże się wzajemnie po podgrzaniu do odpowiedniej temperatury niższej od potrzebnej do ich stopienia (0,4-0,85 bezwzględnej temperatury topnienia). Wiązaniu ziaren towarzyszy skurcz całego układu i przejście sypkiego lub słabo związanego proszku w lity, wytrzymały polikryształ. Zmiany te są wynikiem przenoszenia masy, które polega w pierwszym przypadku na przemieszczaniu się całych ziaren względem siebie, zaś w drugim przypadku na wędrówce pojedynczych atomów i molekuł w fazie ciekłej oraz gazowej. W każdym z tych przypadków zachodzi ukierunkowany transport masy, co oznacza, że w układzie działają siły i naprężenia, które wywołują przemieszczanie się ziaren i atomów w określonym kierunku. Każdy z tych mechanizmów dominuje w innym zakresie temperatur.

    Dodano: 23.07.2010. 21:12  


    Najnowsze