Tim s Politehničkog instituta Rensselaer dokazao je taj računalni softver
Glikozaminoglikani - složeni repertoarsekvence, poput Shakespeareovog djela - složen skup slova. Potreban je stručnjak da ih napiše, kao što je potreban stručnjak da ih pročita. Istrenirali smo stroj da brzo čita ekvivalent riječi od četiri slova kao što su ababab ili bcbcbc. To su jednostavne sekvence koje nemaju nikakvog značenja. Međutim, pokazali su da se stroj može naučiti čitati. Ako proširimo i razvijemo ovu tehnologiju, ona ima potencijal za sekvenciranje glikana ili čak proteina u stvarnom vremenu bez godina.
Robert Linhardt, voditelj istraživanja i profesor. kemije i kemijske biologije na Politehničkom institutu Rensselaer
Komercijalni sekvencijski uređajinanopore se koriste za sekvenciranje DNA. Sastoji se od četiri jedinice nukleinske kiseline poznate kao slova A, C, G i T, povezane zajedno u beskrajnom nizu konfiguracija. Uređaj koristi ionsku struju kroz rupu u membrani široku samo nekoliko milijarditih dijelova metra. Lanci DNK smješteni su s jedne strane rupe i provučeni kroz nju strujom. Svaka nukleinska kiselina u određenoj mjeri blokira rupu dok prolazi, ometajući struju i dajući specifičan signal povezan s tom nukleinskom kiselinom. Uređaji koji se sada koriste za terensko istraživanje samo su jedna od nekoliko relativno brzih i automatiziranih metoda sekvenciranja DNA.
Glikozaminoglikani (GAG) sustrukturno složena klasa glikana. To su esencijalni šećeri koji se nalaze u živim organizmima. Imaju višestruke funkcije u staničnom rastu i signalizaciji, antikoagulaciji i zacjeljivanju rana. Danas se glikozaminoglikani ekstrahiraju iz zaklanih životinja i koriste kao lijekovi i nutraceutici.
Kao i DNK, mogu se podijeliti nanjihove sastavne disaharidne šećerne jedinice. Ali dok se DNK sastoji od samo četiri slova u linearnom nizu, glikani imaju desetke osnovnih jedinica. Neki od njih imaju spojene sulfatne, kiselinske i amidne skupine. Na primjer, čak i relativno mala prirodna molekula heparan sulfata od šest jedinica šećera može imati 32 768 mogućih sekvenci. Sekvenciranje glikana ostaje glomazno, oslanjajući se na mukotrpan laboratorijski rad i složenu analizu korištenjem tehnika kao što su tekućinska kromatografija i tandemska spektrometrija mase i spektroskopija nuklearne magnetske rezonancije.
Nanopore i softver za snimanje mogu slijediti sulfatirani glikozaminoglikan u stvarnom vremenu. Zasluge: Rensselaer Polytechnic Institute.
Znanstvenici su razvili sintetičku verziju uobičajenog heparina za razrjeđivanje krvi. On sekvencira GAG kako bi razumio prirodne oblike i razvio sintetske varijante.
Tim znanstvenika preskočio je svaki heparan sulfatkroz nanopore i izgradio grafikon koji prikazuje izlazni napon uređaja u odnosu na vrijeme. Svaka od četiri varijante prošla je kroz uređaj više od 2000 puta, što je povećalo statističku vjerojatnost točnog očitanja, uzimajući u obzir elementarni dizajn eksperimentalnog nanopora.
Uređaj je sekvencirao najjednostavniji heparan sulfat u stvarnom vremenu i stvorio obrazac koji znanstvenici lako mogu prepoznati za svaki od četiri uzorka odjednom. Odmah je jasno da su različiti.
Kako bi pružio objektivnu analizu, timučitao rezultate u besplatni softver za strojno učenje i prepoznavanje slika. Koristili su Googleovu duboku neuronsku mrežu za obuku softvera kako bi razlikovali četiri različita uzorka i identificirali svaku varijantu heparan sulfata. Najuspješniji model dao je analizu s točnošću od gotovo 97%.
Sadržaj informacija o redoslijedu GAG -amože značajno premašiti istu količinu DNK ili RNK. To znači da sposobnost brzog čitanja otvara novi prozor za razumijevanje složene biokemije života. Istraživanje s dokazom koncepta povezuje inovativne tehnike otkrivanja nanomjera s najsuvremenijim alatima za strojno učenje.
Smanjenje brzine kojom glikozaminoglikaniprolaz kroz nanopore poboljšat će točnost, a uređaj se može trenirati na složenijim nizovima. Međutim, znanstvenici su već smanjili vrijeme potrebno za sekvenciranje ključnih molekula GAG -a s nekoliko godina na minute.
Čitaj više
Fizičari su stvorili analog crne rupe i potvrdili Hawkingovu teoriju. Kamo vodi?
Algoritam je otkrio novi tajanstveni sloj unutar Zemlje
Zbog Sunca će Zemljina atmosfera izgubiti sav slobodan kisik
Glikozaminoglikani, mukopolisaharidi —ugljikohidratni dio proteoglikana, polisaharida, u koje spadaju aminošećeri-heksosamini. U tijelu su glikozaminoglikani kovalentno vezani na proteinski dio proteoglikana i ne nalaze se u slobodnom obliku.
NMR spektroskopija - spektroskopska metodaistraživanje kemijskih objekata pomoću fenomena nuklearne magnetske rezonancije. Fenomen NMR -a otkrili su 1946. američki fizičari F. Bloch i E. Persel.
Tekuća kromatografija i tandem masena spektrometrija široko su korištena metoda kemijske analize koja kombinira fizičko odvajanje tekuće kromatografije sa masenom spektrometrijom.