معلومة

28.6: أدوات وتقنيات - علم الأحياء


تقنيات دراسة العلاقات السكانية

هناك عدة طرق مختلفة لدراسة العلاقات السكانية مع البيانات الجينية. حتى لو كانت نتائج الدراسة صحيحة ، فهي أيضًا غير مؤكدة.

الطريقة الثانية لتحليل العلاقات بين المجموعات السكانية الفرعية هي التجميع الجيني. يمكن تشكيل المجموعات باستخدام أصل محدد ذاتيًا [1] أو قاعدة بيانات STRUCTURE. [3] يتم استخدام هذه الطريقة بشكل مفرط ويمكن أن تزيد من احتواء البيانات ؛ يمكن أن يؤدي تكوين قاعدة البيانات إلى تحيز نتائج التجميع.

مع ذلك ، أنتج التقدم التكنولوجي وزيادة جمع البيانات مجموعات بيانات أكبر بـ 10000 مرة من ذي قبل ، مما يعني أن معظم الادعاءات المحددة يمكن دحضها من خلال مجموعة فرعية من البيانات. لذلك ، في الواقع ، سيتم دحض العديد من النماذج التي تم التنبؤ بها إما عن طريق التطور العرقي أو الهجرة أو التجميع الجيني في مرحلة ما ، مما يؤدي إلى ارتباك واسع النطاق في النتائج. يتمثل أحد الحلول لهذه المشكلة في استخدام نموذج بسيط يقدم بيانًا مفيدًا وله احتمال أقل للتزوير.

استخراج الحمض النووي من عظام إنسان نياندرتال

دعنا نلقي نظرة على كيفية قيامك بإيجاد وتسلسل الحمض النووي من البقايا القديمة. أولاً ، عليك الحصول على عينة عظمية من الحمض النووي من إنسان نياندرتال. الحمض النووي البشري والحمض النووي للنياندرتال متشابهان جدًا (نحن أكثر تشابهًا مع الشمبانزي) ، لذلك عند تسلسل القراءات القصيرة باستخدام الحمض النووي القديم جدًا ، من المستحيل معرفة ما إذا كان الحمض النووي هو إنسان نياندرتال أم بشري. تم تصنيف الكهف حيث تم العثور على العظام لأول مرة على أنها بشرية أو غير بشرية باستخدام القمامة أو الأدوات كمعرف ، مما يساعد على التنبؤ بأصل العظام. حتى لو كان لديك عظم ، فمن غير المرجح أن يكون لديك أي حمض نووي قابل للإصلاح. في الواقع ، يأتي 99٪ من تسلسل إنسان نياندرتال من ثلاثة عظام طويلة فقط وجدت في موقع واحد: كهف Vindija في كرواتيا (5.3 جيجا بايت ، تغطية كاملة 1.3x).

بعد ذلك ، يتم إرسال الحمض النووي إلى مختبر الحمض النووي القديم. نظرًا لأنهم يبلغون من العمر 40.000 عام من العظام ، لم يتبق سوى القليل جدًا من الحمض النووي فيها. لذلك ، يتم فحصهم أولاً بحثًا عن الحمض النووي. إذا وجدوا الحمض النووي ، فإن السؤال التالي هو ما إذا كان الحمض النووي للقرود؟ عادة ما يكون الحمض النووي من الميكروبات والفطريات التي تعيش في التربة وتهضم الكائنات الميتة. حوالي 1-10 ٪ فقط من الحمض النووي على العظام القديمة هو الحمض النووي للقرود. إذا كان الحمض النووي للرئيسيات ، فهل هو تلوث من قبل الإنسان (عالم الآثار أو المختبر) الذي يتعامل معه؟ واحد فقط من أصل 600 زوج قاعدي يختلف بين الإنسان والحمض النووي لإنسان نياندرتال. حجم القراءات من عينة عظم عمرها 40.000 سنة هو 30-40 زوجًا قاعديًا. تكون القراءات دائمًا تقريبًا متطابقة بالنسبة للإنسان والنياندرتال ، لذلك من الصعب التمييز بينهما.

في إحدى الحالات ، تم فحص 89 مستخلصًا من الحمض النووي بحثًا عن الحمض النووي لإنسان نياندرتال ، ولكن تم تسلسل 6 عظام فقط (يتطلب نقص التلوث وكمية عالية كافية من الحمض النووي). تتطلب عملية استرجاع الحمض النووي الحفر تحت سطح العظم (لتقليل التلوث) وأخذ عينات من الداخل. بالنسبة للعظام الثلاثة الطويلة ، كان من الممكن الحصول على أقل من 1 جرام من مسحوق العظام. ثم يتم تسلسل الحمض النووي ومحاذاة جينوم الشمبانزي المرجعي. يتم تعيينه إلى الشمبانزي بدلاً من إنسان معين لأن رسم الخرائط للإنسان قد يسبب تحيزًا إذا كنت تبحث لمعرفة كيفية ارتباط التسلسل بمجموعات فرعية معينة من البشر.

كانت معظم الاكتشافات الناجحة في الكهوف الجيرية الباردة ، حيث تكون جافة وباردة وربما تكون أساسية بعض الشيء. أفضل فرصة للحفظ تحدث في مناطق التربة الصقيعية. القليل جدًا من الحمض النووي يمكن استعادته من المناطق الاستوائية. تتمتع المناطق الاستوائية بسجل أحفوري كبير ، لكن الحصول على الحمض النووي أصعب بكثير. نظرًا لأن معظم العظام لا تنتج ما يكفي أو جيد من الحمض النووي ، فإن العلماء يأخذون عينات الشاشة مرارًا وتكرارًا حتى يجدوا في النهاية واحدًا جيدًا.

إعادة تجميع الحمض النووي القديم

الحمض النووي المستخرج من عظام إنسان نياندرتال له قراءات قصيرة ، حوالي 37 نقطة أساس في المتوسط. هناك الكثير من الثقوب بسبب الطفرات الناجمة عن تآكل الحمض النووي مع مرور الوقت. من الصعب معرفة ما إذا كان التسلسل ناتجًا عن التلوث لأن البشر والنياندرتال يختلفون فقط في قاعدة واحدة من بين ألف قاعدة. ومع ذلك ، يمكننا استخدام خاصية تلف الحمض النووي المميزة للحمض النووي القديم لتمييز الحمض النووي القديم والجديد. يميل الحمض النووي القديم نحو أخطاء C إلى T و G إلى A. يعتبر الخطأ C إلى T الأكثر شيوعًا إلى حد بعيد ، ويظهر في حوالي 2 ٪ من الوقت. بمرور الوقت ، يتم التخلص من مجموعة الميثيل من C ، مما يجعلها تشبه U. ، يستخدم العلماء إنزيمًا خاصًا يتعرف على U ، ويقطع الشريط بدلاً من استبداله بـ T. وهذا يساعد على تحديد تلك المواقع. الطفرات من G إلى A هي نتيجة رؤية ذلك على الشريط المعاكس.

متوسط ​​حجم الجزء صغير جدًا ، ولا يزال معدل الخطأ 0.1٪ - 0.3٪. تتمثل إحدى طرق مكافحة الطفرات في ملاحظة أنه على الجزء المزدوج الذي تقطعت به السبل ، يتم تآكل الحمض النووي باتجاه النهايات ، حيث يصبح منفردًا لمدة 10 نقاط أساس. تميل إلى أن تكون هناك معدلات عالية من الطفرات في القواعد العشر الأولى والأخيرة ، ولكن هناك حمض نووي عالي الجودة في أماكن أخرى ، أي المزيد من طفرات C إلى T في البداية و G إلى A في النهاية. في الشمبانزي ، الطفرات الأكثر شيوعًا هي التحولات (البيورين إلى البيورين ، البيريميدين إلى البيريميدين) ، وتكون التحولات أكثر ندرة. الشيء نفسه ينطبق على البشر. نظرًا لأن الطفرات من G إلى A و C إلى T هي انتقالات ، فيمكن تحديد أن هناك حوالي 4 أضعاف الطفرات في DNA Neanderthal القديم أكثر مما لو كانت جديدة من خلال ملاحظة عدد التحولات التي تمت ملاحظتها مقارنة بعدد التحولات المشاهدة (بواسطة مقارنة الإنسان البدائي بالحمض النووي البشري). تتمتع الاستقالات بمعدل حدوث ثابت إلى حد ما ، لذا تساعد هذه النسبة في تحديد مقدار الخطأ الذي حدث من خلال طفرات C إلى T.

نحن الآن قادرون على تقليل التلوث البشري للحمض النووي للعيوب تقريبًا ( text {i} 1 ٪ ). عندما يتم إحضار الحمض النووي ، بمجرد إزالته من العظم ، يتم ترميزه بعلامة 7 bp. تسمح لك هذه العلامة بتجنب التلوث في أي وقت لاحق من التجربة ، ولكن ليس قبل ذلك. يتم الاستخراج أيضًا في غرفة نظيفة مع ضوء الأشعة فوق البنفسجية ، بعد غسل العظام. الحمض النووي للميتوكوندريا مفيد في تمييز النسبة المئوية للعينة الملوثة بالحمض النووي البشري. يمتلئ الحمض النووي للميتوكوندريا بمواقع الأحداث المميزة لأن البشر وإنسان نياندرتال هم أحادي الجينات بشكل متبادل. يمكن قياس التلوث عن طريق حساب نسبة تلك المواقع. في الحمض النووي لإنسان نياندرتال ، كان التلوث موجودًا ، لكنه كان ( نص {¡} 0.5 ٪ ).

في التسلسل ، يكون معدل الخطأ دائمًا أعلى من معدل تعدد الأشكال. لذلك ، فإن معظم المواقع في التسلسل التي تختلف عن البشر ناتجة عن أخطاء التسلسل. لذلك لا يمكننا التعرف بالضبط على بيولوجيا الإنسان البدائي من خلال التسلسل المتولد ، ولكن يمكننا تحليل أشكال تعدد الأشكال معينة طالما أننا نعرف أين نبحث. احتمال تغيير SNP معين بسبب خطأ في التسلسل هو فقط ( frac {1} {300} ) إلى 11000 ، لذلك لا يزال من الممكن الحصول على البيانات القابلة للاستخدام.

بعد محاذاة تسلسل الشمبانزي والنياندرتال والإنسان الحديث ، يمكننا قياس المسافة من إنسان نياندرتال إلى البشر والشمبانزي. هذه المسافة هي فقط حوالي 12.7٪ من التسلسل المرجعي البشري. عينة فرنسية تقيس مسافة حوالي 8٪ من التسلسل المرجعي ، والبشمان حوالي 10.3٪. ما يقوله هذا هو أن الحمض النووي لإنسان نياندرتال يقع ضمن نطاق تنوعنا كنوع.


4squareviews

هذه العملية هي المكان الذي يتم فيه تحليل الأنشطة الواردة في قائمة الأنشطة ، ومخرجات العملية السابقة 6.2 تحديد الأنشطة ، لمعرفة أي منها يجب أن يأتي منطقيًا قبل الآخرين. هناك ثلاث تقنيات أساسية ، طريقة رسم مخطط الأسبقية (PDM) ، تحديد التبعية والتكامل ، وإضافة العملاء المتوقعين والتأخيرات بين الأنشطة حسب الحاجة. الأداة الأساسية لهذه العملية هي نظام معلومات إدارة المشاريع أو PMIS (مثل Microsoft Project).

6.3.2 تسلسل الأنشطة: الأدوات والأساليب

6.3.2.1 طريقة رسم الأسبقية (PDM)

تمثل طريقة الرسم التخطيطي الأسبقية الأنشطة بواسطة المربعات التي تسمى العقد. إذا كان هناك نشاط معين يأتي منطقيًا قبل نشاط آخر يعتمد عليه ، فهذا يسمى نشاط سابق. وعلى العكس من ذلك ، إذا جاء نشاط معين منطقيًا بعد نشاط آخر في جدول ، فإن هذا يسمى نشاطًا لاحقًا. إنها التقنية التالية ، تحديد التبعية والتكامل ، والتي يمكن أن تساعد في تحديد الأنشطة المتصلة منطقيًا بهذه الطريقة.

هذا هو جزء & # 8220 الأسبقية & # 8221 من الطريقة. يأتي جزء الرسم التخطيطي بعد ذلك ، حيث يتم تمثيل الأنشطة بواسطة مربعات مستطيلة تسمى العقد. ثم يتم ربط هذه العقد بناءً على نوع التبعية أو العلاقة المنطقية بينهما.

هناك أربعة أنواع من العلاقات المنطقية بين النشاط السابق واللاحق. اثنان من العلاقات المتسلسلة ، حيث تتم الأنشطة واحدة تلو الأخرى. اثنان من العلاقات المتوازية ، حيث تتداخل الأنشطة جزئيًا مع الوقت.

مع التعيينات الأربعة التالية التي تتكون من الحرفين & # 8220F & # 8221 (لـ & # 8220finish & # 8221) و & # 8220S & # 8221 (لـ & # 8220start & # 8221) ، يشير الحرف الأول إلى النشاط السابق والثاني يشير الحرف إلى النشاط اللاحق.

  • يعد هذا هو النوع الأكثر شيوعًا للعلاقة المنطقية ، حيث لا يمكن بدء النشاط اللاحق حتى ينتهي النشاط السابق.
  • من النهاية إلى النهاية (FF) & # 8211 هذا هو النوع التالي الأكثر شيوعًا للعلاقة المنطقية ، حيث لا يمكن إنهاء النشاط اللاحق حتى ينتهي النشاط السابق. ومع ذلك ، يمكن أن تتداخل الأنشطة مع الوقت. المثال المستخدم في دليل PMBOK® هو المكان الذي يجب أن تنتهي فيه من كتابة مستند (النشاط السابق) قبل أن تتمكن من إنهاء تحريره (النشاط اللاحق). ومع ذلك ، بمجرد حصولك على بضع صفحات من المستند مكتوبًا ، يمكنك البدء في تحرير تلك الصفحات قبل متابعة كتابة بقية المستند ، وبالتالي يمكن أن يحدث تداخل في كتابة وتحرير المستند مع الوقت.
  • بدء-إلى-بدء (SS) & # 8211 هذا هو النوع التالي الأكثر شيوعًا من العلاقات المنطقية ، حيث لا يمكن أن يبدأ النشاط اللاحق حتى يبدأ النشاط السابق. المثال المستخدم في دليل PMBOK® ، لا يمكن أن يبدأ نشاط تسوية الخرسانة (النشاط اللاحق) حتى يبدأ صب الأساس (النشاط اللاحق). على الرغم من أنه يمكنك البدء في تسوية الخرسانة التي تم صبها بالفعل في قسم واحد من الأساس بينما يتم صب جزء آخر من الأساس ، لا يمكنك تسوية الخرسانة قبل صبها.
  • من البداية إلى النهاية (SF) & # 8211 هذا هو النوع الأقل شيوعًا للعلاقة المنطقية ، حيث لا يمكن أن يبدأ النشاط اللاحق حتى يبدأ النشاط السابق. نادرًا ما يتم استخدام هذا ، على الرغم من أن المثال المستخدم في دليل PMBOK® هو أن نظام الحسابات الدائنة الجديد (النشاط اللاحق) يجب أن يبدأ بنجاح قبل إغلاق نظام الحسابات الدائنة القديم (النشاط السابق).

6.3.2.2 تحديد التبعية والتكامل

يمكن وصف التبعيات بين الأنشطة بسمات معينة ، بعضها يستبعد بعضها البعض. يمكن أن تكون التبعيات إما أ) إلزامية أو تقديرية ، و ب) خارجية أو داخلية.

  • التبعيات الإلزامية & # 8211 التبعيات المطلوبة قانونًا أو تعاقديًا أو المتأصلة في طبيعة العمل.
  • التبعيات التقديرية & # 8211 التبعيات التي تم إنشاؤها من خلال أفضل الممارسات العامة داخل منطقة تطبيق معينة.

التبعيات التقديرية ليست & # 8220 مجموعة في الحجر & # 8221 كما التبعيات الإلزامية. هذا مهم لأنه يمكن تعديلها إذا لزم الأمر ، في حين لا يمكن تعديل التبعيات الإلزامية.

هنا & # 8217s المجموعة الأخرى من السمات الحصرية للطرفين.

  • التبعيات الخارجية & # 8211 التبعيات التي عادة ما تكون خارج نطاق تحكم فريق المشروع & # 8217s
  • التبعيات الداخلية & # 8211 التبعيات التي تكون بشكل عام داخل فريق المشروع والتحكم # 8217s

وبالتالي فإن تلك التبعيات الداخلية الموجودة داخل عنصر تحكم فريق المشروع & # 8217s يمكن تعديلها بسهولة أكبر إذا لزم الأمر مقارنة بالتبعية الخارجية.

العميل المتوقع هو مقدار الوقت الذي يمكن أن يتقدم فيه نشاط لاحق فيما يتعلق بالنشاط السابق. قد يعني إجراء أي نشاط لاحق لمدة أسبوعين أنه يمكن أن يبدأ قبل أسبوعين من اكتمال النشاط السابق.

التأخر هو مقدار الوقت الذي يمكن أن يتأخر فيه النشاط اللاحق فيما يتعلق بالنشاط السابق. قد يعني التأخير لمدة أسبوعين للنشاط اللاحق أنه لا يمكن أن يبدأ إلا بعد أسبوعين من اكتمال النشاط السابق.

إذا كنت ترغب في الاطلاع على مثال لسؤال الامتحان الذي يتضمن طريقة الرسم التخطيطي للأسبقية ، بما في ذلك العملاء المتوقعون والتأخيرات ، يمكنك الانتقال إلى المنشور التالي الذي قمت به في مراجعة الإصدار الخامس من دليل PMBOK®.

6.3.2.4 نظام معلومات إدارة المشروع (PMIS)

هذا هو برنامج الجدولة الذي تستخدمه للمساعدة في تسلسل الأنشطة (مثل Microsoft Project أو Primavera).


ليسك آم. تحليل التسلسل في البيولوجيا الجزيئية كنز دفين أو السعي التافه. اتجاهات علوم الكيمياء الحيوية. 198813 (10): 410. https://doi.org/10.1016/0968-0004(88)90198-3.

بارك واي إم وآخرون. محرك بحث EBI: البحث عن EBI كخدمة - مما يجعل البيانات البيولوجية في متناول الجميع. الدقة الأحماض النووية. 201745 (W1). https://doi.org/10.1093/nar/gkx359.

مولر إس وآخرون. علم الأحياء الحسابي الذي يحركه المجتمع مع نظام Debian Linux. المعلوماتية الحيوية BMC. 201011 (S12). https://doi.org/10.1186/1471-2105-11-s12-s5.

O'connor BD ، وآخرون. The Dockstore: تمكين المشاركة المعيارية التي تركز على المجتمع لأدوات الجينوم المستندة إلى Docker وسير العمل. F1000 البحث. 20176: 52. https://doi.org/10.12688/f1000research.10137.1.

الافتتاحية: العدد السادس عشر لخادم الويب الخاص ببحوث الأحماض النووية لعام 2018. Nucleic Acids Res. 201846 (W1). https://doi.org/10.1093/nar/gky518.

Artimo P، et al. ExPASy: بوابة موارد المعلوماتية الحيوية SIB. الدقة الأحماض النووية. 201240 (W1). https://doi.org/10.1093/nar/gks400.

Ison J وآخرون. سجل خدمات البيانات والأدوات: جهد مجتمعي لتوثيق موارد المعلوماتية الحيوية. الدقة الأحماض النووية. 201544 (D1). https://doi.org/10.1093/nar/gkv1116.

إيسون ، جون ، وآخرون. "EDAM: علم الوجود لعمليات المعلوماتية الحيوية ، وأنواع البيانات والمعرفات ، والموضوعات والتنسيقات." المعلوماتية الحيوية ، المجلد. 29 ، لا. 10 ، 2013 ، ص 1325-1332. ، دوى: https: //doi.org/10.1093/bioinformatics/btt113.

فارنهام أ وآخرون. الباحثون في بداية حياتهم المهنية يريدون العلوم المفتوحة. جينوم بيول. 201718 (1). https://doi.org/10.1186/s13059-017-1351-7.

Ison J وآخرون. إدارة المجتمع لبرامج المعلوماتية الحيوية وموارد البيانات. إحاطات المعلوماتية الحيوية (مقبولة). https://doi.org/10.1093/bribio/bbz075.

وايز جي وآخرون. تنفيذ وأهمية مبادئ بيانات FAIR في البحث الصيدلاني الحيوي وأمبير. اكتشاف المخدرات اليوم. 2019. https://doi.org/10.1016/j.drudis.2019.01.008.

Palmblad M، et al. تكوين سير العمل الآلي في البروتينات القائمة على قياس الطيف الكتلي. المعلوماتية الحيوية. 201835 (4): 656–64. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bty646.

برانكوت ب وآخرون. تصور ويب قائم على الشجرة يمكن إعادة استخدامه لتصفح الأنطولوجيا EDAM والمساهمة فيها. J البرمجيات مفتوحة المصدر. 20183 (27): 698. https://doi.org/10.21105/joss.00698.

Doppelt-Azeroual، Olivia، et al. "ReGaTE: تسجيل أدوات المجرة في الإكسير." GigaScience ، المجلد. 6 ، لا. 6 ، 2017 ، دوى: https: //doi.org/10.1093/gigascience/gix022.

ليبريفوست وفيليبي دا فيجا وآخرون. "BioContainers: إطار مفتوح المصدر يحركه المجتمع لتوحيد البرامج." المعلوماتية الحيوية ، المجلد. 33 ، لا. 16، 2017، pp.2580–2582.، doi: https: //doi.org/10.1093/bioinformatics/btx192.

ويليغهاغن وإيجون وجوناثان ميليوس. "تحويل OpenAPI التلقائي إلى bio.tools." 2017 ، ما قبل الطباعة في دوى: https: //doi.org/10.1101/170274.

Hillion K-H وآخرون. استخدام bio.tools لإنشاء أوصاف أداة طاولة العمل والتعليق عليها. F1000 البحث. 20176: 2074. https://doi.org/10.12688/f1000research.12974.1.

أفغان إي وآخرون. منصة المجرة للتحليلات الطبية الحيوية التي يمكن الوصول إليها والقابلة للتكرار والتعاون: تحديث 2018. الدقة الأحماض النووية. 201846 (W1). https://doi.org/10.1093/nar/gky379.

ليندن م وآخرون. خدمة ELIXIR المشتركة لمصادقة الباحث والترخيص. F1000 20187: 1199. https://doi.org/10.12688/f1000research.15161.1.

Larcombe L ، وآخرون. دور ELIXIR-UK في التدريب على المعلوماتية الحيوية على المستوى الوطني وعبر ELIXIR. F1000 البحث. 20176: 952. https://doi.org/10.12688/f1000research.11837.1.

مكيلتون بي وآخرون. BioSharing: معايير البيانات الوصفية المنسقة والموجودة من قبل الجمهور ، وقواعد البيانات وسياسات البيانات في علوم الحياة. قاعدة البيانات. 20162016. https://doi.org/10.1093/database/baw075.

Ison J وآخرون. سجل bio.tools لأدوات البرمجيات وموارد البيانات لعلوم الحياة. مستودع جيثب. 2019. https://github.com/bio-tools/biotoolsRegistry. تم الوصول في أغسطس 2019.


أدوات جديدة للتلاعب في علم الأحياء

يتكون إنزيم الأنيون من عامل مساعد أرين فقير بالإلكترون (تمثيل العصا الرمادية) مضمن داخل بروتين (معروض كسطح)

قدمت الكيمياء العديد من الأدوات والتقنيات الرئيسية للمجتمع البيولوجي في العشرين عامًا الماضية. يمكننا الآن صنع بروتينات لم تفكر بها الطبيعة الأم أبدًا ، وتصوير أجزاء فريدة من الخلايا الحية وحتى رؤية الخلايا في الحيوانات الحية. هذا الأسبوع في ACS Central Science ، قامت ثلاث مجموعات بحثية مستقلة من جامعة جنيف (UNIGE) وواحدة من جامعة بازل (UNIBAS) باتخاذ هذه الإنجازات خطوة إلى الأمام ، حيث أبلغت عن التقدم المحرز في كل من كيفية صنع البروتينات وكيف يمكنك رؤيتها أنماط التعبير في الحيوانات الحية.

البروتينات هي حصيلة عمل كل خلية. وهي تتكون من لبنات بناء تسمى الأحماض الأمينية التي ترتبط ببعضها البعض وتنطوي معًا في آلات وظيفية لتشغيل كل عملية خلوية رئيسية. للقيام بهذه المهام ، تعتمد الطبيعة على عشرين من هذه الكتل جنبًا إلى جنب مع بعض "العوامل المشتركة" الخاصة ، والتي غالبًا ما تكون من الفيتامينات. ومع ذلك ، فقد اكتشف الكيميائيون طرقًا ذكية لتوسيع مخزون البروتين ، وهندسة الأحماض الأمينية المختلفة أو العوامل المشتركة التي قد تجدها في علم الأحياء الطبيعي. صمم ستيفان ماتيل وتوماس وارد وزملاؤهم عاملًا مشتركًا جديدًا يعكس تفاعل البروتين الكلاسيكي المسمى الكاتيون- ، مما يعني تثبيت شحنة موجبة على مستوى جزيئي غني بالإلكترون. تستخدم الطبيعة تفاعلات الكاتيون Π لتحضير جزيئات لا تقل أهمية عن الستيرويدات أو الهرمونات أو الفيتامينات أو الأصباغ البصرية أو العطور ، لنقل الإشارات في الدماغ ، والتعرف على المستضدات ، وما إلى ذلك. باستخدام العامل المساعد الجديد ، والبروتين الاصطناعي الناتج ، تعاونت مجموعات ماتيل وورد لإنشاء أول إنزيم "الأنيون Π" حيث يتم استبدال المستوى الجزيئي الغني بالإلكترون بطائرة فقيرة بالإلكترون لتحقيق الاستقرار سلبيًا وليس إيجابيًا. الشحن أثناء التحول الجزيئي. في أنبوب الاختبار ، تمكنت البروتينات ذات هذه الوظيفة الجديدة من الطبيعة من التفوق في الأداء على المحفزات العضوية التقليدية في تفاعل إضافة مهم ولكنه غير مرغوب فيه بدرجة عالية من التحديد والانتقائية. إنهم يعتقدون أن نهجهم يمكن نقله للعمل في الخلايا ويمكن أن يساعد في جعل التحولات الكيميائية الأخرى المستحيلة حاليًا حقيقة واقعة.

في غضون ذلك ، أدرك نيكولاس وينسينجر ومختبره فرصة استخدام التفاعلات الكيميائية لتصور الحمض النووي الريبي في الحيوانات الحية. تأتي جميع البروتينات من mRNA ، لذلك بينما الحمض النووي هو مخطط الحياة ، توفر mRNA أوامر العمل التي تنظمها microRNAs بشكل أكبر. أن تكون قادرًا على رؤية هذه الأشياء يمكن أن يخبرك كثيرًا عما يحدث للخلايا والحيوانات في الوقت الفعلي. ومع ذلك ، هناك عدد قليل من الأدوات التي تمكّنك حاليًا من رؤية الحمض النووي الريبي في الحيوانات الحية ، وتعتمد تلك الموجودة عادةً على استراتيجيات وراثية معقدة. صمم فريق Winssinger و Gonzalez-Gaitan تفاعلًا نموذجيًا ينتج عنه علامات الفلورسنت على RNAs محددة ذات أهمية. كيميائهم معتدلة لدرجة أنها تعمل في أجنة أسماك الزرد الحية دون إزعاجها ، ولأنها لا تتطلب كائنات معدلة وراثيًا ، يمكن تكييفها بسرعة مع أنظمة أخرى. أخيرًا ، يفترضون أنه يمكن توسيع طريقتهم نحو علم التشخيص ، حيث يمكنك في الوقت نفسه رؤية العلاجات واستهدافها إلى موقع الأساس الجزيئي للمرض.


شاهد الفيديو: نقل المواد والعمليات الحيوية داخل الخلية (كانون الثاني 2022).