Отправлено: 13.02.11 05:42. Заголовок: Новости науки 2

Смотри телеканал Discovery Science онлайн

http://itvonline.ru/ch/discovery-science


Полнотекстовые БАЗЫ ДАННЫХ по научной тематике
http://www.aonb.ru/doc/bases/baz.html

 Отправлено: 17.04.11 12:01. Заголовок: http://www.membrana...

Основная идея картографирования технологий — поиск неожиданных пересечений и точек роста там, где на них мало кто обращает внимание (иллюстрация с сайта telegraph.co.uk).

Диковинный продукт вызревает ныне в Сан-Франциско. Это карта мирового прогресса с подсказками. Какая технология «выстрелит», а какая окажется напрасной тратой сил? В какую идею стоит вложить средства? Авторы карты полагают, что она поможет в поиске ответов на эти вопросы.

Молодая американская компания Quid на протяжении вот уже 18 месяцев занята странным, на первый взгляд, делом — она составляет карту «генома» технологического прогресса во всём мире. Как объясняет Technology Review, Quid уже собрала информацию для оценки перспектив 35 тысяч фирм и исследовательских групп, работающих в области новых технологий, и, очевидно, останавливаться на этом не собирается.

Провести анализ по всем этим компаниям вроде бы по силам только армии экспертов. Но Quid считает иначе: она создала программу, которая по определённым алгоритмам систематизирует знания об этих компаниях, их продуктах и экспериментах.

В поле зрения программы от Quid попадают патенты, новости, веб-странички фирм, лабораторий, организаций, их пресс-релизы, исследовательские публикации, списки сотрудников и заявленные трудовые вакансии, документы о правительственных грантах, посты в «Твиттере» и так далее. Из всего этого софт извлекает ключевые слова и фразы, способные охарактеризовать главные идеи проектов (рабочих групп, стартапов), их принадлежность к той или иной области знаний, к той или иной технологической сфере.

Эти ключевые фразы (сотни на компанию) можно считать генами. Соответственно оказывается, что у каждой компании — свой уникальный набор технологических генов, но притом у разных компаний может быть немало и общих генов.

При сопоставлении таких генетических кодов порой обнаруживаются связи, ранее ускользавшие от внимания. Наглядная визуализация в таком случае помогает найти закономерности. При этом пучки линий работают по «принципу гравитации» — чем больше между компаниями нитей похожести, тем сильнее они притягиваются друг к другу. Так схожие предприятия и проекты образуют крупные кластеры (инженерия, финансы, физика, информатика, биохимия, дизайн...), которые, в свою очередь дробятся на участки.

Сопоставление «всего со всем» — конёк программ. База данных Quid растёт на 120 тысяч документов ежедневно. Ни один человек не может прочитать их все, а значит, не в силах найти какие-то закономерности, совпадения и пересечения — на это способны только компьютеры. Именно они извлекают из этих клубков взаимосвязей что-то полезное. Разумеется, руководствуясь правилами, придуманными людьми.

Один из двух основателей и исполнительный директор Quid Боб Гудсон (Bob Goodson). А в ролике ниже о проекте детально рассказывает второй основатель компании, директор по технологии Шон Гоерли (Sean Gourley). Несколько последних лет он проводил исследования по математическому описанию войн и мятежей, а теперь применяет накопленные идеи для математического анализа человеческого прогресса (фото Ryan Anson/Bloomberg).

http://www.youtube.com/watch?v=7N8gKk34YZk&feature

Где возникают перспективные инновации? Каковы тенденции в развитии техники? Кто это финансирует? Подобную информацию с радостью оценят венчурные капиталисты, которым хотелось бы снизить риск при вложении средств во что-то новое.
И хотя далеко не всё из области технологий или финансов раскрывается в Сети, даже публичной информации достаточно, чтобы делать интересные выводы. Особенно если знать, на что смотреть.



Линии между идеями, заключёнными в патентах и других документах, выявляют на карте технологий белые пятна, которые созрели для разведки (иллюстрация Quid).

Quid очень интересуют компании и организации, занимающие позиции на стыках областей. Здесь часто происходят интересные вещи, потенциально способные обернуться прорывами. Тут опять аналогия с природой: самые интересные организмы — гибриды, наследующие гены от заметно различных родителей. Что выйдет в итоге, жизнеспособная особь или тупиковая ветвь эволюции? Заранее сказать трудно, но такие инновационные смеси, по мнению Quid, это то, на что стоит обращать внимание инвесторам и промышленным партнёрам.

http://www.quid.com/quid_in_the_news.html

Скажем, что может быть общего у биофармацевтической отрасли, социальных медиа, таргетинга рекламы, игровой индустрии и геномики? Но в «белом поле» где-то между этими столь различными узлами оказалось несколько компаний и проектов.

Так, американская компания Insilicos разработала программы для распознавания диагностических биомаркеров в образцах, анализа белков и так далее. Эти задачи потребовали мощных средств обработки графики, что автоматически пододвинуло компанию Nvidia, вообще-то занимающуюся электроникой, чуть ближе к сектору «биология, медицина и фармацевтика». Для Nvidia это намёк на новое направление усилий.

Молодой проект Foldit заимствовал технологии игровой индустрии для решения сугубо научной задачи. Он предлагает всем желающим посоревноваться в... складывании белков.

Для добровольцев это лишь состязание по сборке пазла, а конечный продукт — оптимальные методы складывания того или иного белка, которые востребованы в фарминдустрии. Единичные группы исследователей с такой задачей не справились бы, ведь тут нужно оценить слишком много вариантов, а тысячи людей в Сети решают эту проблему буквально играючи.

Другой пример пересечения тем: платформы для контекстного анализа, вроде той, что имеется у компании Proximic, изначально придуманные для таргетинга рекламы, были творчески переосмыслены компанией Selventa, которая с помощью такого аппарата проводит статистический анализ реакции на новые препараты у тысяч пациентов и выявляет закономерности. А они оказываются очень важными для партнёров «Сельвенты» — компаний из сфер фармацевтики, биотехнологий и медицинской диагностики.

Другая молодая фирма Vivo адаптировала идеи социальных блог-платформ для создания сети обмена знаниями (результатами опытов, идеями) среди исследователей.

Ещё одна фирма в игровой индустрии — это просто ещё одна фирма в игровой индустрии. Проект же, который скрещивает, например, игру с фармацевтикой — это свежая идея, риск, но, возможно, и новая рыночная ниша. А как известно, придумать новую нишу рынка и стать в ней первым куда лучше, чем отвоёвывать долю в области, давно существующей (иллюстрация Sean Gourley/ Quid).

Большие белые пятна между крупными конгломератами компаний на технологической карте — это области, где потенциально может родиться что-то совершенно гениальное. Увидеть это и обратить внимание можно только после автоматического анализа тысяч документов. Так в поле зрения программы попадают оригиналы, занимающиеся технологической гибридизацией.

Ещё один яркий пример — компания superDimension. Она придумала бронхоскопию по мотивам спутниковой навигации GPS. На груди пациента размещаются три электромагнитных прибора, играющие роль спутников, а функцию навигатора выполняет зонд, проникающий в лёгкие.

С помощью техники superDimension врач может контролировать положение зонда с высокой точностью, а сам катетер удаётся провести намного глубже в бронхи, нежели с другой техникой, и притом без повреждений стенок лёгких.

И это лишь одна точка на «генетической карте» мировых технологий, а их на ней уже многие тысячи. Самое же интересное начинается, если в каком-то белом пятне начинают вырастать одна точка за другой.

Так у нас на глазах начинает формироваться новый сектор рынка, привлекающий инженерные силы и денежные средства. И хотя расположение компании вдали от проторённых дорог не является гарантией успеха, такие первопроходцы по сути являются самыми преданными сторонниками прогресса.

Интересно, что Quid не только анализирует тысячи проектов, но и занимается анализом проекта собственного. Компания продолжает совершенствовать свою программу, уточняет алгоритмы отбора данных. По словам Гоерли, на основе карт, выстроенных Quid, уже сейчас можно делать кое-какие прогнозы. Но в будущем они должны стать ещё более точными и глубокими.

Для своего проекта Quid соединила приёмы и методы из математики, экономики, техники и лингвистики. Можно смело сказать, что сама Quid тоже родилась в одном из белых пятен на мировой карте прогресса. А это значит, что можно надеяться на успех необычного предприятия. Пока у Quid всего восемь клиентов. Но они уже используют первые данные от программы «технического генома планеты» для принятия решений в области финансирования новых проектов.

http://www.membrana.ru/particle/16033

цитата:

Чтобы там не говорили, а подобные математические глобусы и 3d модели - очень полезная штука. В последствии такие модели станут ядром различных компьютерных систем и интернет технологий по прогнозированию и расчету рисков в различных областях человеческой деятельности - от транспортных систем и медицины до соц.сетей, рекламы и торговли..

 Отправлено: 06.05.11 07:17. Заголовок: Изучение механизмов ..

Изучение механизмов взаимодействия природных соединений, в первую очередь белков, все сильнее волнует ученых, и во многом такой интерес обусловлен желанием разрабатывать новые лекарственные препараты. Известно, что белок может в ходе реакции и образования комплекса с другим белком довольно сильно менять свою конформацию, причем конформация эта оказывается зависимой от структуры второй молекулы, вступающей в реакцию, – один и тот же белок в зависимости от условий реакции может вступать во взаимодействие с несколькими десятками типов молекул.

Как осуществляются такие метаморфозы, ученые до сих пор не знают наверняка. Наиболее общепринятой теорией, описывающей взаимодействие двух белковых молекул, является гипотеза так называемого «наведенного соответствия», когда конформация одной молекулы в ходе реакции подстраивается под конформацию другой. Эта теория доминировала в учебниках по химии природных соединений в течение полувека, однако в последнее время все большую силу набирают альтернативные точки зрения.

Экспериментальные факты, подкрепленные кинетическими и структурными данными, заставляют ученых все чаще обращаться к так называемой теории «конформационной селекции».



http://kodomo.fbb.msu.ru/~vovan_chemick/t4_files/10.html



Молекулярные конформации - геометрические формы, которые могут принимать молекулы органических соединений при вращении атомов или групп атомов (заместителей) вокруг простых связей при сохранении неизменным порядка химической связи...

Согласно этой гипотезе, белок в водном растворе может существовать одновременно в виде молекул с разными конформациями. Некоторые из них энергетически более выгодны, но менее реакционноспособны, другие же более удобны для вступления в реакцию с другими молекулами, но менее устойчивы энергетически.

Поэтому в стационарном состоянии существует некоторое термодинамическое равновесие между различными конформациями одного и того же белка. В реакцию с другими белками вступают молекулы с термодинамически не самой выгодной конформацией, однако протекание этой реакции постепенно смещает кинетическое равновесие в сторону образования именно этого варианта. В результате очень скоро молекулярный комплекс двух белковых молекул становится доминирующей формой их существования.

Эта теория всем хороша и на бумаге выглядит довольно стройно, однако в мире науки ничто не принимается на веру. Так, теория «наведенного соответствия» родилась из простого наблюдения структуры белка в комплексе, отличной от его структуры в растворе. Чтобы же доказать теорию «конформационной селекции», необходимо увидеть все возможные конформации белка еще до образования им устойчивого комплекса с другими молекулами.

Об это препятствие и спотыкалась теория в последнее время. Дело в том, что основные структурные данные о белковых конформациях ученые получают из кристаллографических исследований не индивидуальных белков, а белковых комплексов, которые более склонны к образованию кристаллов.


«Пощупать» короткоживущие конформации белка можно только с помощью технологии ЯМР-релаксационной спектроскопии.
Этот метод позволяет увидеть белковые молекулы в динамике – при переходе от одной конформации к другой.

Однако до последнего времени его можно было применить только к очень быстрым переходам между короткоживущими конформациями в диапазоне наносекунд и к сравнительно медленным переходам в миллисекундном диапазоне. Превращения молекулы в наносекундном диапазоне можно наблюдать благодаря вращательным колебаниям связей в молекулах белков, которые проявляются в виде нескольких типов расчетных параметров ЯМР-спектра, а конформационная неоднородность в миллисекундном диапазоне проявляется напрямую в виде расщепления пиков в ЯМР-спектре.

Этих возможностей Микеле Вендрусколо оказалось достаточно, чтобы показать наличие нескольких конформаций белка убиквитина в растворе, находящихся в термодинамическом равновесии. Соответствующая статья вышла в журнале Nature ещё в 2005 году.

Убиквитин был выбран для проверки теории «конформационной селекции» не случайно. В настоящее время известно, что этот белок входит в состав нескольких сигнальных цепей и специфически взаимодействует с многими белковыми молекулами. Ученым известно 46 различных по структуре молекулярных комплексов убиквитина с другими молекулами! Часть из этих конформаций, свободно плавающих в растворе, и увидел Вендрусколо.



Структура молекулы убиквитина // bmrb.wisc.edu

Убиквитин
(от латинского «вездесущий») – белок, присутствующий в клетках живого организма. открытый в 1970-х годах американским биохимиком Голдстейном. Молекулы этого белка собраны из 76 аминокислотных остатков, его молекулярная масса сравнительно невелика, немногим более 8 тысяч, он стабилен и участие в различных биохимических процессах не приводит к изменению его структуры.
http://www.gazeta.ru/science/2008/07/14_a_2782121.shtml?incut3


Однако для того, чтобы подтвердить справедливость теории «конформационной селекции», необходимо было зафиксировать переходы между всеми 46 конформациями, время жизни многих из которых находилось в недоступном для метода ЯМР-релаксации микросекундном диапазоне.

Впервые увидеть и описать их структуру удалось Кристиану Гризингеру и Берту де Гроту из Института биофизической химии имени Макса Планка в Гёттингене. Свою пионерскую работу, которая должна лечь в основу новой теории взаимодействия белковых молекул, ученые и их коллеги представили в журнале Science.

Ученым удалось расширить временные рамки метода с помощью так называемых остаточных дипольных взаимодействий (RDC, residual dipolar coupling).

Они проявляются в том случае, если молекулы белков помещаются в так называемый анизотропный раствор – сильно разбавленный раствор молекул, формирующих жидкие кристаллы, или полиакриламидный гель. В этом случае различные типы взаимной ориентации белков не являются равновероятными, а потому вращательные колебания связей между атомами в молекуле и молекулярном комплексе не усредняют измеряемую величину диполь-дипольного взаимодействия до нуля. Поэтому с помощью метода ЯМР-релаксации становятся видны медленные переходы между конформациями белковых молекул, так как в случае возникновения остаточного диполь-дипольного взаимодействия их, грубо говоря, «не скрывают» быстрые вращательные деформации молекулы.

Гризингеру и де Гроту удалось увидеть все 46 конформаций белковой молекулы убиквитина, находящихся в растворе в термодинамическом равновесии между собой.




Формирование белкового комплекса в соответствии с теорией "наведенного соответствия" ( верхняя часть рисунка), и "конформационной селекции" ( нижняя часть рисунка), где различные по форме фигуры отражают различные конформации одной и той же белковой молекулы. // AAAS/Science

Кроме того, расчет структурных параметров молекулы убиквитина во вновь обнаруженных конформациях показал некоторое их отличие от структуры в готовых молекулярных комплексах с другими белковыми молекулами. Это значит, что теория «индуцированного соответствия» и теория «конформационной селекции», скорее всего, отражают крайние позиции в реальном механизме взаимодействия белков.

Скорее всего, реальный механизм взаимодействия включает три последовательных стадии:
1) стадию диффузионного сближения взаимодействующих молекул;
2) стадию селекционного отбора на первом этапе взаимодействия белковых молекул;
3) стадию индуцированного соответствия и конформационной релаксации системы двух молекул в окончательно связанную форму, когда первичный отбор комплементарной структуры уже произошел и требуется только её окончательная подгонка.

Разумеется, работа биохимика имеет свей целью лишь подтвердить справедливость позиций теории «конформационной селекции». Дальнейшее развитие представлений о механизмах взаимодействия белковых молекул потребует и уточнения величины энергетических барьеров между конформациями молекул, и выяснения их природы, и сопоставления кинетических данных со структурными для большей полноты картины.

Однако уже сейчас вопрос о механизме взаимодействия белковых молекул можно расширить и задаться выяснением роли такой динамики белковых молекул в эволюции белков.

Развилась ли способность перехода между различными по структуре конформациями для взаимодействия с различными белковыми молекулами, или наоборот, новые возможности для взаимодействия возникли благодаря динамической структуре глобулярного белка? Если верно второе, то новые химические реакции, в которые оказался способен вступать убиквитин, не потребовали от него изменения оригинальной структуры и свойств.

Дальнейшее изучение конформационной неоднородности других белковых молекул не только позволит дать ответ на вопросы об эволюции молекул, но также откроет пути для создания искусственных белковых молекул и создания новых типов лекарственных препаратов.

http://www.gazeta.ru/science/2008/07/14_a_2782121.shtml

цитата:

Удивительно, что имея около 50-ти комформаций и довольно сложную формулу, молекулы белков, тем не менее, "знают" как и когда им нужно менять свою структуру.. Похоже мы только начинаем понимать как сложно устроено динамическое взаимодействие между различными комформациями молекул взаимодействующих белков. Ведь именно этот механизм управляет многими важными имунными и обменными процессами в клетках. И именно на этом языке они общаются между собой - http://www.mydictionary.ru/2/belki.html.

 Отправлено: 03.06.11 13:42. Заголовок: Ученые создали самый..

Ученые создали самый большой на сегодняшний день компьютер из ДНК.



http://lenta.ru/news/2011/06/03/computer/


ДНК компьютер - это уже реальность
http://www.medicusamicus.com/index.php?umonth=7&action=5x286-22-45x1

 Отправлено: 03.06.11 13:47. Заголовок: Физики сумели "у..

Физики сумели "упростить" знаменитый принцип неопределенности Гейзенберга, одновременно измерив средний импульс и координату для большого количества фотонов. Новая работа опубликована в журнале Science, а коротко о ней пишет портал ScienceNOW.

Принцип неопределенности Гейзенберга устанавливает теоретически возможный предел точности для квантовых измерений. В одной из формулировок он гласит, что невозможно одновременно абсолютно точно измерить импульс частицы и ее координату (произведение неопределенности измерений этих величин всегда будет больше определенной константы, известной как приведенная постоянная Планка). Принцип неопределенности, в частности, "ответственен" за невозможность объяснить парадокс знаменитого эксперимента с одновременным прохождением электрона или фотона через две щели.



Классический эксперимент с прохождением фотона сквозь две щели.


Классический вариант этого опыта выглядит так: поток элементарных частиц пропускают через тонкую пластину, на которой расположены две очень узкие вертикальные щели. При этом на экране, установленном за пластиной, возникает интерференционная картина из чередующихся темных и светлых полос. Интерференция имеет волновое объяснение: элементарные частицы обладают также волновой природой, и когда складываются волны, находящиеся в фазе, возникают светлые полосы, а когда в противофазе - темные.

Интерференция в описанном эксперименте наблюдается и в том случае, когда интенсивность потока элементарных частиц настолько мала, что они проходят сквозь пластину по одной. Согласно так называемой Копенгагенской интерпретации квантовой механики, это явление объясняется тем, что электрон (или фотон) одновременно проходит сквозь обе щели и интерферирует сам с собой. Определить, сквозь какую из щелей все же прошла элементарная частица, нельзя из-за принципа неопределенности Гейзенберга. Любые измерения приведут к тому, что квантовая система "схлопнется" и интерференционная картина исчезнет.

Авторы новой работы дополнили экспериментальную установку кристаллом кальцита, установленным между пластиной и экраном. Ученые пропускали сквозь щели смесь фотонов определенной поляризации, которые неодинаково проходили сквозь кальцит. По тому, как именно изменялась траектория фотонов, ученые могли вычислить их импульс. Повторяя эксперимент много раз и анализируя возникающую интерференционную картину, исследователи могли выяснить, какова была координата и средний импульс элементарных частиц. Одновременно определить эти параметры для индивидуальных фотонов было, по-прежнему, невозможно.

Авторы отмечают, что их работа не нарушает фундаментального положения квантовой механики, однако указывает на возможность пересмотра теории о трактовке влияния квантовых измерений.

http://lenta.ru/news/2011/06/03/certanity

 Отправлено: 07.06.11 16:48. Заголовок: http://upload.wikime..

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1c/CollatzFractal.png

Фрактал Коллатца на комплексной плоскости получается при помощи модификации исходного алгоритма для целых чисел.


Герхарт Опфер из Гамбургского университета заявил, что ему удалось доказать так называемую гипотезу Коллатца. В настоящее время работа ( pdf ) ученого подана в журнал Mathematics of Computation.

Гипотеза касается некоторого алгоритма построения числовой последовательности, известного как HOTPO ( Half Or Triple Plus One - половина или утроенное плюс один ). На вход подается некоторое число x_n ( член последовательности за номером n ), а на выходе получается член последовательности с номером n+1.
При этом, если x_n-четное, то x_{n +1} равно половине x_n. В противном случае x_{n + 1} = 3x_n + 1.

Легко видеть, что, если x_n = 1, то на следующем шаге мы получим 4, а еще за два шага вернемся к единице, то есть, алгоритм зациклится. В 1937 году Лотар Коллатц предположил, что вне зависимости от того, с какого числа мы начинаем, рано или поздно в нашей последовательности встретится единица и алгоритм сведется к данному простому циклу. За годы изучения задачи было установлено, что гипотеза Коллатца связана с решением разного рода задач из теории чисел, фрактальной геометрии и других областей математики.

Главным инструментом, который использовал Опфер при решении задачи, были операторы на пространстве голоморфных функций - объекты из совершенно другой области математики, имеющей дело с комплексными числами и функциями от них.

В настоящее время работа еще не прошла рецензию, поэтому в статье могут обнаружиться ошибки. В августе 2010 года, например, индийский математик Винэй Деолаликар ( Vinay Deolalikar ) заявил, что ему удалось решить задачу о несовпадении классов сложности P и NP. Позже, однако, в работе математика была обнаружена ошибка.

http://lenta.ru/news/2011/06/06/collatz


http://images.yandex.ru/yandsearch?text=%D0%A4%D1%80%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B0%D0%BB%20%D0%9A%D0%BE%D0%BB%D0%BB%D0%B0%D1%82%D1%86%D0%B0&p=0&img_url=upload.wikimedia.org%2Fwikipedia%2Fcommons%2F1%2F1c%2FCollatzFractal.png&rpt=simage

цитата:

Очевидно, что все возвращается на круги своя , а опорные гармоники этого процесса могут представлять интерес для квантовой физики. Как для процессов происходящих в атомном ядре ( протонные матрицы ), так и для моделей взаимодествия релятивистских протонов и других частиц..

 Отправлено: 28.06.11 02:56. Заголовок: Совсем ещё молодые и..

Робот поставил новый рекорд сборки кубика Рубика

Совсем ещё молодые инженеры из Австралии прозвали своё детище незамысловато – «Руби» (Ruby). Однако его начинка позволила ему добиться отличных результатов: робот уступил чемпиону-человеку всего несколько секунд.



На то чтобы просканировать и собрать кубик Рубика, у «Руби» ушло 10,69 секунды. Рекордсмена собрали шесть студентов технологического университета Суинбёрна (Swinburne University of Technology). Это была их работа на соискание степени бакалавров.

Поначалу робот при помощи веб-камеры определяет, квадраты каких цветов расположены на каждой стороне куба. Затем посредством программного алгоритма «Руби» решает головоломку, а действия тут же воплощаются в реальность благодаря высокоскоростным рукам-манипуляторам.

видео:
http://www.youtube.com/watch?v=oWtBTKpWVXk&


http://www.membrana.ru/particle/16205

 Отправлено: 15.07.11 15:32. Заголовок: Учёные сумели измени..

Учёные сумели изменить значение одного из «слов» в генетическом словаре бактерии.

Бактериальная ДНК (синяя), на которой синтезируется матричная РНК (красная); мРНК подхватывается белок-синтезирующими рибосомами (зелёные бусины на красной мРНК). (Электронная микрофотография Dr Elene Kiseleva.)

Исследователям из Массачусетского технологического института в сотрудничестве с коллегами из Гарварда удалось необычайное. Они обнулили значение одного из триплетов генетического кода бактерии Escherichia coli — то есть изменили генетический словарь живого организма.




Как сообщают учёные на страницах журнала Science, бактерия перенесла операцию нормально.

Чтобы понять всю суть этой феноменальной работы, следует вспомнить, что каждый белок представляет собой строго индивидуальную последовательность аминокислот. Порядок аминокислот, в котором они выстраиваются от одного конца белковой молекулы до другого, записан в ДНК с помощью генетического кода: каждой соответствует, так сказать, слово из трёх нуклеотидных букв — триплет, или кодон. Не углубляясь в тонкости белкового синтеза, заметим, что последовательность триплетов служит матрицей для построения полипептидной цепи. Но у генетического кода есть одна базовая особенность, которую называют вырожденностью кода: каждой аминокислоте соответствует несколько трёхнуклеотидных слов. Более того, даже сигнальные триплеты, означающие начало и конец синтеза белковой молекулы, существуют не в единственном числе: есть несколько старт- и стоп-кодонов.

У кишечной палочки таких стоп-кодонов три: TAG, TAA и TGA, где Т — это азотистое основание тимин, А — аденин, G — гуанин. Все они выполняют одну и ту же работу — сигнализируют белок-синтезирующему конвейеру, что полипептидная цепь готова и пора отпускать её «на волю».

Учёные решили заменить все кодоны TAG на ТАА. Было синтезировано 314 фрагментов ДНК, которые в точности повторяли участки бактериальной хромосомы с TAG-кодонами, только TAG в них был заменён на ТАА. Эти фрагменты ДНК исследователи ввели в бактериальные клетки и в итоге получили около 30 штаммов кишечной палочки, у которых в том или ином месте произошли замены.

Чтобы получить штамм, у которого все TAG будут заменены на ТАА, учёные использовали способность бактерий к взаимообмену генетической информацией в процессе конъюгации. В результате нескольких циклов конъюгации между «недоделанными» штаммами образовалась бактерия, нёсшая все необходимые замены. Но, поскольку в молекулярном аппарате клетки есть белковые молекулы, которые предназначены для распознавания кодона TAG, у бактерий пришлось вырезать из генома и эти распознающие белки. В итоге в генетическом словаре образовалось слово, которое не значило ничего. Просто представьте, что всем знакомая последовательность букв «с-т-о-л» перестала обозначать известный деревянный-железный-пластиковый предмет на четырёх ножках, и теперь этот «с-т-о-л» может соотноситься с чем угодно.

Следует подчеркнуть, что это не точечная мутация, не перестановка аминокислот в гене какого-то одного белка. Этим методом редактируется сам генетический язык. Новому кодону можно приписать обозначение другой аминокислоты — как уже существующей в природе, так и абсолютно новой, синтезированной в лаборатории.

На сегодня существует несколько таких искусственных аминокислот, но учёные столкнулись с проблемой, как внедрить их в геном. Теперь же им предлагают относительно простой и быстрый способ перепрограммирования хромосомы и перестройки природных белков. Таким образом можно получить, например, бактерию, устойчивую к вирусам, поскольку вирусы работают с природными белками и будут весьма озадачены, наткнувшись на целую кучу непонятных искусственных творений.

Сейчас полным ходом идут работы по созданию синтетических организмов: исследователи пытаются создать бактерию «с нуля», написав для неё целый геном. Метод редакции генетического кода может в значительной степени упростить эту задачу. Если экспериментам подобного рода и дальше будет сопутствовать успех, то в дальнейшем уже не придётся долго и кропотливо выискивать существующие бактериальные штаммы, питающиеся, например, нефтью. Можно будет просто синтезировать микроорганизм с нужными пищевыми пристрастиями. И очередная авария, допустим, на какой-нибудь нефтедобывающей морской платформе не будет выглядеть глобальной катастрофой с необратимыми последствиями...

http://science.compulenta.ru/622417

http://web.mit.edu/newsoffice/2011/editing-genome-0715.html
http://www.sciencemag.org/content/333/6040/348.abstract

 Отправлено: 21.07.11 18:14. Заголовок: Биологи расшифровали..

Биологи расшифровали геном одного из основателей компании Intel Гордона Мура, открывателю названного в его честь закона о скорости увеличения числа транзисторов на чипе. Для определения последовательности ДНК Мура ученые использовали новую технологию, которая намного быстрее, точнее и дешевле других процедур. Статья исследователей опубликована в журнале Nature, а коротко о ней пишет портал ScienceNOW.

Молекулы ДНК представляют собой линейные полимеры из четырех типов "букв" - А,Т, Г и Ц, при помощи которых в ДНК закодирована вся наследственная информация об организме. Знание полной последовательности ДНК большого количества людей позволит ученым разработать лекарства от различных болезней, которые будут бороться с недугами, опираясь на генетические особенности больного, а не на только на внешние симптомы заболевания.

На сегодня ученые используют несколько различных техник определения последовательности ДНК организмов, но большинство из них являются модификацией так называемого метода Сэнгера. Этот метод требует использования особым образом модифицированных "букв", которые добавляются в реакционную смесь, прерывают происходящие в ней процесс и детектируются сенсорами. Метод Сэнгера надежен и эффективен, но у него есть ряд недостатков. Во-первых, модифицированные "буквы" стоят довольно дорого, а, во-вторых, определение последовательности больших фрагментов ДНК занимает много времени.

Авторы новой работы использовали принципиально иную технологию, которая не требует использования оптических детекторов. Созданная ими методика задействует тот факт, что фермент, необходимый для определения последовательности ДНК, при каждом акте своей работы способствует выделению в реакционную смесь одного иона H+. Соответственно, при этом происходит закисление среды, которое может быть зарегистрировано детекторами.

Новый метод работает так: в реакционную смесь добавляют микроскопические гранулы, на которых иммобилизованы фрагменты ДНК, последовательность которых необходимо определить. На каждом этапе методики гранулы заливают раствором одного из четырех типов "букв". Если следующая "буква" в расшифрованной последовательности совпадает с той, которая растворена в реакционной смеси, фермент срабатывает и увеличивает кислотность среды.

Описанные выше реакции происходят на чипе, в котором расположены 1,2 миллиона крошечных лунок - именно в них помещаются гранулы с ДНК. Каждый шаг заливания лунок раствором "букв" занимает менее пяти секунд, а стоимость одного чипа составляет около 99 долларов. Соответственно, расшифровка ДНК происходит очень быстро и стоит относительно недорого - для определения последовательности ДНК Гордона Мура ученые использовали тысячу чипов. В другой работе исследователи расшифровали последовательность ДНК кишечной палочки за два часа.

Новый метод в перспективе поможет ученым приблизиться к реализации цели "один геном за тысячу долларов". Считается, что при такой стоимости расшифровки человеческого генома средний житель Земли сможет позволит себе приобрести генетический паспорт, на основании которого врачи смогут подбирать ему индивидуальное лечение.

http://lenta.ru/news/2011/07/21/genome

цитата:

Вообще все эти химические технологии определения кода ДНК кажутся мало эффективными. Ведь можно же создать молекулярный наносканер, который не только прочитает, но и отсканирует всю структуру сложной молекулы, создав трехмерную цифровую модель.

 Отправлено: 24.07.11 18:23. Заголовок: Физики построили пр..

Физики построили пространственно-временной плащ-невидимку



Упрощённая схема опыта. t — время, z — расстояние, зелёные стрелки — пробный луч, голубой — «линзы времени», цветные стрелки — замедляющиеся и ускоряющиеся лучи, зелёный овал — скрываемое событие (иллюстрация Moti Fridman et al.).

Значительным шагом на пути развития полной пространственно-временной маскировки называют свой эксперимент его устроители. Речь, правда, пока что идёт только о микромире и быстротечных событиях в нём.

Теория такого пространственно-временного плаща была разработана в минувшем году.
http://www.membrana.ru/particle/4570

Говоря упрощённо, принцип его работы заключается в последовательном ускорении и замедлении передней и задней частей пробного потока волн с тем, чтобы в нём образовался короткий разрыв. В последнем могло бы происходить недетектируемое сторонним наблюдателем событие.

Теперь учёные из университета Корнелла (Cornell University) построили такую установку. Они придумали «расщепляющие временные линзы» (split time-lens — STL) и компенсирующее дисперсию оптоволокно (DCF). Фактически это набор оптики, последовательно влияющей на скорость проходящих волн в ту или иную сторону.

В результате работы двух STL, DCF и ещё ряда элементов оптической «трассы» в непрерывном зондирующем пучке света удалось получить временной разрыв длительностью в 15 триллионных долей секунды. Этот разрыв оставался незаметным для детектора, получавшим будто бы непотревоженный исходный поток.

Для проверки работы устройства авторы придумали некое промежуточное вмешательство в зондирующий луч, добавили дополнительный импульс света, взаимодействовавший с первым потоком. При таком пересечении детектор фиксировал сигнал на определённой частоте. Но ловил он его только до тех пор, пока «временной плащ» был выключен.

При включении системы и вставке дополнительного импульса точно в пределы разрыва во времени сигнал о взаимодействии пропадал, то есть событие оставалось необнаруживаемым внешним наблюдателем.

Авторы работы отмечают, что подобным методом можно создавать разрывы длительностью до тысячных долей секунды, чего, конечно, не хватит для скрытия привычных нам продолжительных событий макромира. Но и в микромире подобные трюки могут найти немало применений — от диковинных физических опытов до построения экзотических измерительных приборов и систем связи.

http://www.membrana.ru/particle/16448

 Отправлено: 24.07.11 18:28. Заголовок: Физик примирил гра..

Физик примирил гравитацию и электромагнетизм
(12 ноября 2010)

Нынешние теории показывают, что гравитация слишком слаба при низких энергиях, слишком велика при высоких и при этом попытки ввести её в уравнения квантовой механики приводят к появлению совершенно бессмысленных бесконечностей (иллюстрация Mehau Kulyk/Science photo library).

Дэвид Томс (David Toms) из университета Ньюкасла показал, что при высоких энергиях возбуждений гравитация ослабляет действие электромагнитных сил. Этим трудом исследователь пытается приблизить создание «теории всего» (TOE). -
http://en.wikipedia.org/wiki/Theory_of_everything

Долгие годы учёные объясняли поведение составляющих Вселенной при помощи квантовой механики и общей теории относительности (ОТО). Одна рассказывает о микромире, другая – о макромире. Попытки свести воедино две теории так и не увенчались успехом: физики не смогли в рамках ОТО увязать гравитационное взаимодействие с тремя остальными (слабое и сильное ядерные, а также электромагнитное).



При энергии возбуждений выше определённого уровня электромагнитное взаимодействие объединяется со слабым ядерным в электрослабое взаимодействие. -
http://ru.wikipedia.org/wiki/Электрослабое_взаимодействие
http://ru.wikipedia.org/wiki/Хиггсовский_бозон


Теория суперсимметрии предполагает, что при дальнейшем повышении энергии электрослабое сольётся с сильным ядерным взаимодействием. - http://ru.wikipedia.org/wiki/Теория_суперсимметрии

Однако на практике это утверждение пока не проверено.


Вполне возможно, что с применением выкладок Дэвида (на снимке) к другим взаимодействиям и частицам теория британца рассыплется в пух и прах, – предполагают некоторые теоретики. То есть всё вернётся к тому, с чего и начиналось – отсутствию универсальности (фото Newcastle University).

Томс в своей работе он изучил объединение гравитационного и электромагнитного взаимодействия электронов и фотонов. Подобные попытки описать гравитацию в рамках квантовой механики заканчивались провалом. Получалось, что взаимодействия становятся слишком сильными, их невозможно рассчитать традиционными методами.

У Томса же получилось, что при энергии 10¹⁵-10¹⁹ гигаэлектронвольт взаимодействие между электроном и фотоном практически равно нулю. Физики называют такой эффект асимптотической свободой. - http://ru.wikipedia.org/wiki/Асимптотическая_свобода

«Неожиданный вывод, учитывая, что в отсутствие гравитации чем ближе заряд, тем больше электромагнитные силы», — поясняет Дэвид.






Статью Томса опубликовал журнал Nature. Конечно, благодаря одной этой работе, физики не смогут тут же построить теорию всего. Ведь даже если выкладки британца окажутся верными, учёным необходимо будет показать, что при высоких энергиях с гравитацией готовы «примириться» и другие взаимодействия.

http://www.membrana.ru/particle/4565