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Progettazione di velocità di GeneDesign dei pezzi artificiali di DNA

I ricercatori di Johns Hopkins hanno annunciato lo sviluppo di un programma informatico del web e automatizzato che dicono notevolmente semplificano il trattamento che richiede tempo e soggetto a errori manualmente di progettazione dei pezzi artificiali di DNA.

Il programma, chiamato GeneDesign, guida la progettazione delle cianografie per i segmenti del DNA alle specifiche impegnative richieste per lo studio della funzione del gene e geneticamente l'organizzazione delle celle. Le cianografie poi sono usate dalle società o da altri ricercatori per sintetizzare il gene.

Un rapporto sul programma compare nell'emissione dell'aprile 2006 della ricerca del genoma ed online a metà febbraio. Il sito Web accessibile al pubblico può essere trovato a http://slam.bs.jhmi.edu/gd.

GeneDesign automatizza il trattamento di determinazione quali coppie di basi -- le particelle elementari di DNA -- dovrebbe essere collegato insieme in un ordine particolare per fare un gene, secondo Jef Boeke, Ph.D., professore di biologia molecolare e della genetica e Direttore di alta biologia di capacità di lavorazione concentrare alla scuola di medicina di Johns Hopkins University. I codici di un gene per una proteina specifica e l'ordine delle centinaia o di migliaia di coppie di basi che compongono quel gene determina l'ordine delle particelle elementari dell'amminoacido che compongono quella proteina. Boeke è autore senior del documento.

“GeneDesign non solo guida l'utente nella progettazione del gene, ma egualmente automaticamente diagnostica i difetti di progettazione nella sequenza delle basi che compongono il gene,„ ha detto Boeke.

La facilitazione della creazione di cosiddetto progettista o dei geni artificiali è importante perché i leggeri cambiamenti nella scelta delle coppie di basi che compongono le parti specifiche del gene possono avere effetti significativi su come il gene funziona e su quanto può essere inserito efficientemente nelle celle. “Nel passato,„ ha detto Boeke, “i ricercatori hanno dovuto usare molti programmi differenti per indirizzare tutti i requisiti dei punti separati di progettazione sintetica del gene.„

I ricercatori finora hanno usato GeneDesign per fare varie sequenze del sintetico, compreso un elemento Ty1 -- un pezzo mobile di materiale genetico ha trovato in celle di lievito. Gli elementi Ty1 possono entrare da un cella e “salto„ di lievito in un punto specifico in uno cromosomi dei secondi di un lievito. Questo movimento di salto può causare le mutazioni o portare in materiale genetico supplementare al lievito.

GeneDesign consiste di sei moduli che possono essere utilizzati determinato o in serie automatizzare le mansioni richieste di progettare e manipolare le sequenze sintetiche del DNA. Il programma permette che l'utente cominci con la sequenza dell'amminoacido che compone la proteina o le basi componendo il gene quel codici per quella proteina. Poi l'utente si muove con una serie di punti che guidano la progettazione del gene e del vettore che porteranno il gene nella cella. Gli utenti possono seguire il principale “progettazione percorso di un gene„ o utilizzare determinato i moduli come stati necessari. I vettori sono pezzi mobili di DNA che sono usati per portare i geni artificiali nelle celle.

Un vantaggio importante a GeneDesign è la capacità di scegliere i codoni specifici che funzionano specialmente bene negli organismi specifici, Boeke ha detto. Un codone è un trio delle basi su un gene quel codici per una particella elementare specifica dell'amminoacido. La maggior parte dei amminoacidi sono rappresentati da più di un codone. Per esempio, i codoni GCU, il GCC, il GCA, GCG possono ogni codice per l'alanina dell'amminoacido.

Le celle umane, batteriche e di lievito differiscono spesso nel codone che preferiscono usare per un amminoacido particolare. “GeneDesign sceglie automaticamente il migliore codone per usare secondo se il gene è supposto per lavorare in una cellula umana, in un batterio, o in una cella di lievito,„ Boeke ha detto. “Quando state lavorando con le centinaia di codoni, quella è una guida significativa.„

Il programma egualmente semplifica la progettazione dei geni che faranno le proteine con le modifiche desiderate e specifiche -- per esempio, cambiamenti che le fanno funzionare più efficientemente.

Un altro vantaggio del GeneDesign è facilità di creazione dei siti della restrizione -- i posti lungo il DNA in cui il gene può essere tagliato, hanno detto Sara M. Richardson, un candidato di Ph.D. nel dipartimento di medicina genetica a Hopkins e primo autore del documento. Gli scienziati usano le forbici molecolari chiamate enzimi della restrizione per fare questi tagli, che li permettono di fare il taglio ed inserire stati necessario per mettere i geni artificiali nei vettori.

“GeneDesign guida la scelta della serie di coppie di basi in cui gli enzimi della restrizione tagliano il DNA,„ Richardson ha detto. “Che lascia i ricercatori usare gli enzimi differenti della restrizione per fare esattamente i tagli a dove vogliono.„

Se la stessa sequenza del sito della restrizione si presentasse in tutto il gene, l'enzima specifico di restrizione che riconosce che il sito farebbe i tagli multipli, secondo Richardson. “Che lo renderebbe impossible fare il taglio ed inserire precisi stati necessario per fare ed usare i geni artificiali,„ ha detto.

Tuttavia, neppure un gene con successo progettato non avvantaggierebbe i ricercatori se ci fosse soltanto una copia di. “Per usare i geni che artificiali dobbiamo fare milioni delle copie di loro per gli esperimenti facendo uso di un trattamento chiamato reazione a catena della polimerasi,„ ha detto Boeke. “Mettendo i siti della restrizione nei punti specifici lungo il gene, possiamo tagliarlo in pezzi morso di taglia che sono milioni di periodi facilmente duplicati. Così l'abilità ai geni di taglia incolla arretrati è insieme ancora critica per la progettazione dei geni alle giuste specifiche, rapido ripiegandole e mettendole nei vettori geneticamente per costruire le celle.„

Gli altri autori del documento includono Sara J. Wheelan e Robert M. Yarrington centro di biologia di capacità di lavorazione della scuola di medicina di Johns Hopkins University di alto.