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Generalità di approccio dall'alto in basso

L'approccio dall'alto in basso a biologia di sistemi ricostruisce le reti metaboliche con i dati quali il proteomics e il transcriptomics.

Credito: VectorFrenzy/Shutterstock.com

Contrappone con l'approccio dal basso, che egualmente costruisce le informazioni biologiche di via connesse con i trattamenti fisiologici. L'approccio dall'alto in basso è stato utilizzato storicamente nelle metodologie iniziali di sequenziamento del genoma ed ora sta impiegando in dettaglio più ulteriormente la caratterizzazione strutturale degli acidi nucleici.

Il campo del proteomics sta rivoluzionando specialmente con un approccio dall'alto in basso per creare le mappe del proteoform senza alcuna perdita di informazioni.

Approcci dall'alto in basso e dal basso a biologia di sistemi

La biologia di sistemi è il campo di modellistica di calcolo dei sistemi biologici ed è stata usata per determinare le interazioni macromolecolari complesse che si presentano in un organismo.

Il comportamento metabolico della cella e dei modelli sviluppati per capirla può avvicinarsi a in due direzionalità opposte. L'approccio dal basso comprende la ricostruzione della cambiale delle reti che possono essere simulate nelle varie circostanze fisiologiche.

La raccolta di dati di tutte le informazioni organismo-specifiche è montata in un modello del genoma-disgaggio che è estratto tramite i software tool di bioinformatica. Al contrario, l'approccio dall'alto in basso ricostruisce le reti metaboliche dati da omics sperimentale del `'.

Le interazioni di fondo possono essere capite dal flusso di informazione che si muove dal proteome o dal transcriptome verso le vie metaboliche simulate. I dati del omics del `' richiesti per questo approccio sono redatti dalla tecnologia comune quali i microarrays del DNA e gli spettrometri di massa.

Approccio dall'alto in basso a sequenziamento del genoma

Un esempio di un approccio dall'alto in basso può essere osservato nell'ordinamento gerarchico del fucile da caccia. Prima dello scorrimento nei più piccoli frammenti ed essere riunita, una mappa di risoluzione bassa di intero genoma è prodotta.  Questa tecnica è stata utilizzata nei giorni più in anticipo di sequenziamento del genoma quando una quantità minima di alto ordinamento di capacità di lavorazione è stata richiesta.

Producendo un'intera mappa del genoma in primo luogo, è possibile formare una serie di frammenti di sovrapposizione, quindi non richiedendo gli algoritmi dell'installazione di sequenza. Un numero minimo dei frammenti potrebbe poi essere scelto che misurano l'intero cromosoma. Storicamente, l'arrivo di intero ordinamento del fucile da caccia del genoma ha sostituito il fucile da caccia gerarchico che ordina come il metodo primario per l'ordinamento dei genoma, sebbene il progetto Genoma Umano che è stato completato nel 2003 utilizzasse il precedente metodo.

Approccio dall'alto in basso a spettrometria di massa

Un approccio dall'alto in basso a spettrometria di massa può essere osservato nell'analisi delle biomolecole intatte che sono una parte di maggior complesso. La spettrometria di massa in tandem sta utilizzanda per l'identificazione di DNA/RNA.

Questo metodo presenta un vantaggio sopra i metodi di analisi biochimici convenzionali con la sua capacità di determinare le modifiche con la maggior sensibilità. Gli ioni spezzettati identificati forniscono una caratterizzazione strutturale degli acidi nucleici che possono essere impiegati nello sviluppo di terapia genica futura.  

L'approccio dall'alto in basso egualmente sta fornendo la maggior chiarezza delle modifiche agli acidi nucleici che si presentano in natura. L'aggiunta dei gruppi di modifica è collegata ai cambiamenti della stabilità e ad un cambiamento conseguente nella funzione. Mappando i meccanismi di frammentazione degli ioni dell'acido nucleico, il sostegno di biomechanism ha osservato che cambiamenti della stabilità può essere capita ed utilizzata nelle modifiche artificiali eventuali.

Approccio dall'alto in basso al proteomics con spettrometria di massa

L'approccio dall'alto in basso il più comunemente impiegato è nel campo del proteomics. Considerando che la spettrometria di massa dal basso digerisce convenzionalmente le proteine nei peptidi per l'identificazione, il proteomics dall'alto in basso presenta le proteine intatte allo spettrometro di massa con sia le intere che masse spezzettate dello ione misurate.

Con la comprensione aumentata della complessità della proteina, il proteoform che mappa senza alcuna perdita di informazioni è cruciale. Il rischio di dettagli importanti quali le varianti di sequenza che sono persi sui peptidi separati è evitato con l'uso di un approccio dall'alto in basso.

Avanzamenti alla media dall'alto in basso di spettrometria di massa che la mappatura dei complessi più grandi del proteome ora è possibile. Ciò ha ramificazioni importanti per il futuro di terapeutica della proteina, specialmente lo sviluppo di più grandi droghe a base di proteine che richiederanno le prove in generale ed in termini di sue componenti molecolari.

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Last Updated: Feb 26, 2019

Shelley Farrar Stoakes

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Shelley Farrar Stoakes

Shelley has a Master's degree in Human Evolution from the University of Liverpool and is currently working on her Ph.D, researching comparative primate and human skeletal anatomy. She is passionate about science communication with a particular focus on reporting the latest science news and discoveries to a broad audience. Outside of her research and science writing, Shelley enjoys reading, discovering new bands in her home city and going on long dog walks.

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