Тим са Политехничког института Ренсселаер је доказао да компјутерски софтвер
Гликозаминогликани - сложен репертоарсеквенце, као дело Шекспира – сложени скуп слова. Потребан је стручњак да их напише, као што је потребан стручњак да их прочита. Обучили смо машину да брзо чита еквивалент речи од четири слова као што су абабаб или бцбцбц. Ово су једноставне секвенце које немају никакво значење. Међутим, показали су да се машина може научити да чита. Ако повећамо и развијемо ову технологију, она има потенцијал да секвенционира гликане или чак протеине у реалном времену без година.
Роберт Линхардт, главни истраживач и професор. на хемији и хемијској биологији на Политехничком институту Ренсселаер &нбсп; &нбсп; &нбсп; &нбсп;&нбсп;
Уређаји за комерцијално секвенцирањенанопоре се користе за секвенцирање ДНК. Састоји се од четири јединице нуклеинске киселине, познате као слова А, Ц, Г и Т, повезане у бескрајно разнолике конфигурације. Уређај користи јонску струју кроз рупу на мембрани широку само неколико милијардитих делова метра. ДНК ланци се постављају на једну страну рупе и провлаче кроз њу струјом. Свака нуклеинска киселина донекле блокира рупу док пролази, ремети струју и даје специфичан сигнал повезан са том нуклеинском киселином. Уређаји који се сада користе за теренска истраживања само су једна од неколико релативно брзих и аутоматизованих метода секвенцирања ДНК.
Гликозаминогликани (ГАГ) суструктурно сложена класа гликана. Ово су есенцијални шећери који се налазе у живим организмима. Имају вишеструке функције у расту ћелија и сигнализацији, антикоагулацији и зарастању рана. Данас се гликозаминогликани екстрахују из закланих животиња и користе као лекови и нутрацеутици.
Као и ДНК, могу се поделити нањихове саставне дисахаридне шећерне јединице. Али док се ДНК састоји од само четири слова у линеарном низу, гликани имају десетине основних јединица. Неки од њих имају спојене сулфатне, киселе и амидне групе. На пример, чак и релативно мали природни молекул хепаран сулфата од шест јединица шећера може имати 32.768 могућих секвенци. Секвенцирање гликана остаје гломазно, ослањајући се на мукотрпан лабораторијски рад и комплексну анализу користећи технике као што су течна хроматографија и тандем масена спектрометрија и спектроскопија нуклеарне магнетне резонанце.
Нанопоре и софтвер за обраду слика могу секвенцирати сулфатни гликозаминогликан у реалном времену. Заслуге: Политехнички институт Ренсселаер.
Научници су развили синтетичку верзију уобичајеног хепарина за разређивање крви. Секвенцира ГАГ како би разумео природне облике и развио синтетичке варијанте.
Тим научника прескочио је сваки хепаран сулфаткроз нанопоре и изградио графикон који приказује излазни напон уређаја у односу на време. Свака од четири варијанте прошла је кроз уређај више од 2.000 пута, што је повећало статистичку вероватноћу тачног очитавања, узимајући у обзир елементарни дизајн експерименталне нанопоре.
Уређај је секвенцирао најједноставнији хепаран сулфат у реалном времену и створио образац који научници могу лако препознати одједном за сваки од четири узорка. Одмах је јасно да се разликују.
Да би пружио објективну анализу, тимучитао резултате у бесплатан софтвер за машинско учење и препознавање слика. Користили су Гоогле-ову дубоку неуронску мрежу за обуку софтвера за разликовање четири различита узорка и идентификацију сваке варијанте хепаран сулфата. Најуспешнији модел дао је анализу са тачношћу од скоро 97%.
Садржај информација о ГАГ секвенциможе значајно премашити исту количину ДНК или РНК. То значи да способност читања брзо отвара нови прозор за разумевање сложене биохемије живота. Истраживање доказом концепта повезује иновативне технике откривања наноразмера са најсавременијим алатима за машинско учење.
Смањивање брзине којом гликозаминогликанипролазећи кроз нанопоре, повећаће тачност и уређај се може тренирати на сложенијим секвенцама. Међутим, научници су већ смањили време потребно за секвенцирање кључних молекула ГАГ са неколико година на неколико минута.
Опширније
Физичари су створили аналог црне рупе и потврдили Хокингову теорију. Куда води?
Алгоритам је открио нови мистериозни слој унутар Земље
Због Сунца ће Земљина атмосфера изгубити сав слободан кисеоник
Гликозаминогликани, мукополисахариди &нбсп;—угљени хидратни део протеогликана, полисахарида, који укључују амино шећере-хексозамине. У телу, гликозаминогликани су ковалентно везани за протеински део протеогликана и не налазе се у слободном облику.
НМР спектроскопија - спектроскопска методаистраживање хемијских предмета помоћу феномена нуклеарне магнетне резонанце. НМР феномен открили су 1946. амерички физичари Ф. Блоцх и Е. Персел.
Течна хроматографија и тандемска масена спектрометрија је широко коришћена метода хемијске анализе која комбинује физичко раздвајање течне хроматографије са масеном спектрометријом.