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Modèle de vitesses de GeneDesign des pièces artificielles d'ADN

Les chercheurs de Johns Hopkins ont annoncé le développement d'un programme informatique basé sur le WEB et robotisé qu'ils disent simplifie grand le procédé long et sujet aux erreurs de concevoir manuellement les pièces artificielles d'ADN.

Le programme, GeneDesign appelé, guides que le modèle des modèles pour des segments d'ADN selon les caractéristiques exigeantes a exigés pour étudier la fonction des gènes et concevoir génétiquement des cellules. Les modèles sont alors employés par des compagnies ou d'autres chercheurs pour synthétiser le gène.

Un état sur le programme apparaît dans la question d'avril 2006 de la recherche de génome et en ligne mi-février. Le site Web publiquement accessible peut être trouvé chez http://slam.bs.jhmi.edu/gd.

GeneDesign automatise le procédé de déterminer quelles paires de bases -- les synthons d'ADN -- devrait être joint ensemble dans une commande particulière pour effectuer un gène, selon Jef Boeke, Ph.D., professeur de biologie moléculaire et de génétique et directeur de la biologie élevée de débit centrer à l'École de Médecine d'Université John Hopkins. Les indicatifs d'un gène pour une protéine spécifique, et la commande des centaines ou des milliers de paires de bases composant ce gène détermine la commande des synthons acides aminés composant cette protéine. Boeke est auteur supérieur du papier.

« GeneDesign guide non seulement l'usager en concevant le gène, mais diagnostique également automatiquement des défauts de conception dans la séquence des bases composant le gène, » a dit Boeke.

La simplification de la création du soi-disant créateur ou des gènes artificiels est importante parce que les légers changements du choix des paires de bases composant les parties spécifiques du gène peuvent exercer des effets significatifs sur la façon dont le gène fonctionne et la façon dont efficacement il peut être inséré dans des cellules. « Dans le passé, » a dit Boeke, les « chercheurs ont dû employer beaucoup de différents programmes pour adresser toutes les conditions des opérations indépendantes du modèle de gène synthétique. »

Les chercheurs ont jusqu'ici employé GeneDesign pour effectuer un grand choix de séquences de synthétique, y compris un élément Ty1 -- un morceau matériel génétique mobile a trouvé en cellules de levure. Les éléments Ty1 peuvent entrer d'un cellule et « saut » de levure dans un endroit spécifique dans un des deuxièmes chromosomes d'une levure. Ce mouvement sautant peut entraîner des mutations ou les apporter le matériel génétique complémentaire à la levure.

GeneDesign se compose de six modules qui peuvent être utilisés individuellement ou en série pour automatiser les tâches exigées pour concevoir et manipuler des séquences d'ADN synthétiques. Le programme permet à l'usager de commencer par la séquence de l'acide aminé composant la protéine ou les bases composant le gène ce des indicatifs pour cette protéine. Alors l'usager déménage par une suite d'opérations qui guident le modèle du gène et dirige qui transportera le gène dans la cellule. Les usagers peuvent suivre le principal « modèle circuit d'un gène » ou utiliser les modules individuellement comme nécessaires. Les vecteurs sont des pièces mobiles d'ADN qui sont employées pour transporter les gènes artificiels dans des cellules.

Un principal avantage à GeneDesign est la capacité de choisir les codons spécifiques qui fonctionnent spécialement bien dans les organismes spécifiques, Boeke a dit. Un codon est un trio des bases dans un gène ce des indicatifs pour un synthon d'acide aminé spécifique. La plupart des acides aminés sont représentés par plus d'un codon. Par exemple, les codons GCU, GCC, l'approche commandée du sol, GCG peuvent chaque indicatif pour l'alanine acide aminée.

Les cellules humaines, bactériennes et de levure diffèrent souvent dans le codon qu'elles préfèrent employer pour un acide aminé particulier. « GeneDesign choisit automatiquement le meilleur codon pour employer selon si le gène est censé fonctionner dans une cellule humaine, une bactérie, ou une cellule de levure, » Boeke a dit. « Quand vous travaillez avec des centaines de codons, c'est une aide significative. »

Le programme simplifie également le modèle des gènes qui effectueront des protéines avec des modifications désirées et spécifiques -- par exemple, modifications qui les font fonctionner plus efficacement.

Un autre avantage du GeneDesign est facilité de produire des sites de restriction -- les places le long de l'ADN où le gène peut être coupé, ont indiqué Sarah M. Richardson, un candidat de Ph.D. dans le service du médicament génétique chez Hopkins et le premier auteur du papier. Les scientifiques emploient les enzymes appelées de restriction de ciseaux moléculaires pour effectuer ces coupures, qui leur permettent de faire couperer-coll requis pour mettre les gènes artificiels dans des vecteurs.

« GeneDesign guide le choix de la suite de paires de bases où les enzymes de restriction coupent l'ADN, » Richardson a dit. « Qui laisse des chercheurs employer différentes enzymes de restriction pour effectuer des coupures exact à où elles veulent. »

Si la même séquence de site de restriction se produisait dans tout le gène, l'enzyme spécifique de restriction qui identifie que le site effectuerait les coupures multiples, selon Richardson. « Qui le rendrait impossible de faire couperer-coll précis requis pour effectuer et employer les gènes artificiels, » il a dit.

Cependant, même un gène avec succès conçu ne bénéficierait pas des chercheurs s'il y avait seulement une copie de elle. « Pour se servir des gènes artificiels que nous devons effectuer des millions des copies de elles pour des expériences utilisant une amplification en chaîne par polymérase appelée de processus, » a dit Boeke. « En mettant des sites de restriction dans les endroits spécifiques le long du gène, nous pouvons le couper en pièces dégagement dégagement qui sont des millions de périodes facilement reproduits. Ainsi la capacité de couperer-coll des gènes arrières est ensemble de nouveau critique pour concevoir des gènes selon les bonnes caractéristiques, rapidement les reproduisant et les mettant dans des vecteurs pour concevoir génétiquement des cellules. »

Les autres auteurs de l'article incluent Sarah J. Wheelan et Robert M. Yarrington du centre élevé de biologie de débit d'École de Médecine d'Université John Hopkins.