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Diseño de las velocidades de GeneDesign de pedazos artificiales de DNA

Los investigadores de Johns Hopkins han anunciado el revelado de un programa de computadora en Internet, automatizado que dicen simplifican grandemente el proceso que toma tiempo y falible manualmente de diseñar pedazos artificiales de DNA.

El programa, llamado GeneDesign, conduce el diseño de las heliografías para los segmentos de la DNA a los pliegos de condiciones exigentes requeridos para estudiar la función del gen y genético dirigir las células. Las heliografías entonces son utilizadas por las compañías u otros investigadores para sintetizar el gen.

Un parte sobre el programa aparece en la aplicación de abril de 2006 la investigación del genoma y en línea a mediados de febrero. El Web site público accesible se puede encontrar en http://slam.bs.jhmi.edu/gd.

GeneDesign automatiza el proceso de determinar qué base empareja -- los bloques huecos de la DNA -- debe ser conectado junto en una orden determinada para hacer que un gen, según Jef Boeke, Ph.D., profesor de la biología molecular y de la genética y director de la alta biología de la producción centra en la Facultad de Medicina de la Universidad John Hopkins. Las claves de un gen para una proteína específica, y la orden de los centenares o de los millares de pares bajos que componen ese gen determina la pedido de los bloques huecos del aminoácido que componen esa proteína. Boeke es autor mayor del papel.

“GeneDesign no sólo conduce al utilizador en el diseño del gen, pero también diagnostica automáticamente fallas de diseño en la serie de las bases que componen el gen,” dijo a Boeke.

La simplificaión de la creación del supuesto proyectista o de genes artificiales es importante porque los cambios ligeros en la opción de los pares bajos que componen las partes específicas del gen pueden tener efectos importantes sobre cómo el gen trabaja y cómo puede ser insertado eficientemente en las células. “En el pasado,” dijo a Boeke, los “investigadores tuvieron que utilizar muchos diversos programas para dirigir todos los requisitos de los pasos separados del diseño sintetizado del gen.”

Los investigadores han utilizado hasta ahora GeneDesign para hacer una variedad de series del sintético, incluyendo un elemento Ty1 -- un pedazo movible de material genético encontró en células de levadura. Los elementos Ty1 pueden trasladarse a partir de un célula y “salto” de levadura a un sitio específico en uno cromosomas de los segundos de una levadura. Este movimiento de salto puede causar mutaciones o traerlas en material genético adicional a la levadura.

GeneDesign consiste en seis módulos que se puedan utilizar individualmente o en serie automatizar las tareas requeridas diseñar y manipular series sintetizadas de la DNA. El programa permite que el utilizador comience con la serie del aminoácido que compone la proteína o las bases componiendo el gen ese las claves para esa proteína. Entonces el utilizador se mueve con una serie de pasos que conduzcan el diseño del gen y del vector que llevarán el gen en la célula. Los utilizadores pueden seguir el principal “diseño camino de un gen” o utilizar los módulos individualmente según las necesidades. Los vectores son los pedazos movibles de DNA que se utilizan para llevar genes artificiales en las células.

Una ventaja importante a GeneDesign es la capacidad de elegir los codones específicos que trabajan especialmente bien en organismos específicos, Boeke dijo. Un codón es un trío de bases en un gen ese las claves para un bloque hueco del aminoácido específico. La mayoría de los aminoácidos son representados por más de un codón. Por ejemplo, los codones GCU, GCC, GCA, GCG pueden cada clave para la alanina del aminoácido.

Las células humanas, bacterianas y de levadura difieren a menudo en el codón que prefieren utilizar para un aminoácido determinado. “GeneDesign elige automáticamente el mejor codón para utilizar dependiendo si el gen está supuesto para trabajar en una célula humana, una bacteria, o una célula de levadura,” de Boeke dijo. “Cuando usted está trabajando con centenares de codones, eso es una ayuda importante.”

El programa también simplifica el diseño de los genes que harán las proteínas con modificaciones deseadas, específicas -- por ejemplo, cambios que hacen que trabajan más eficientemente.

Otra ventaja del GeneDesign es facilidad de crear sitios de la restricción -- los lugares a lo largo de la DNA en donde el gen puede ser cortado, dijeron a Sarah M. Richardson, candidato del Ph.D. en el departamento del remedio genético en Hopkins y primer autor del papel. Los científicos utilizan las tijeras moleculares llamadas las enzimas de la restricción para hacer estos cortes, que permiten que hagan cortar y pegar necesario para poner genes artificiales en vectores.

“GeneDesign conduce la opción de la serie de pares bajos donde las enzimas de la restricción cortan la DNA,” Richardson dijo. “Que permite a investigadores utilizar diversas enzimas de la restricción para hacer cortes exactamente a donde quieren.”

Si la misma serie del sitio de la restricción ocurriera en el gen, la enzima específica de la restricción que reconoce que el sitio haría cortes múltiples, según Richardson. “Que haría imposible hacer cortar y pegar exacto necesario para hacer y para utilizar genes artificiales,” ella dijo.

Sin embargo, incluso un gen con éxito diseñado no beneficiaría a investigadores si había solamente una copia de ella. “Para hacer uso de genes artificiales que necesitamos hacer millones de copias de ellas para los experimentos usando un proceso llamado reacción en cadena de polimerasa,” dijo a Boeke. “Poniendo sitios de la restricción en sitios específicos a lo largo del gen, podemos cortarlo en los pedazos mordedura-clasificados que son millones fácilmente duplicados de épocas. Tan la capacidad de cortar y pegar los genes traseros junta es otra vez crítica para diseñar genes a los pliegos de condiciones correctos, rápidamente replegándolos y poniéndolos en vectores genético para dirigir las células.”

Los otros autores del papel incluyen Sarah J. Wheelan y a Roberto M. Yarrington centro de la biología de la producción de la Facultad de Medicina de la Universidad John Hopkins del alto.