Горячее
Лучшее
Свежее
Подписки
Сообщества
Блоги
Курсы
Войти
Войти
Забыли пароль?
Создать аккаунт
Создавая аккаунт, я соглашаюсь с правилами Пикабу и даю согласие на обработку персональных данных.
Восстановление пароля
Восстановление пароля
Получить код в Telegram
или продолжите с
Google VK Facebook Twitter
Создать сообщество

Комментарий дня

ТОП 50
Ответ на пост «Ответ на пост "Как РСП разрушила мою жизнь"»
Вам (девочке) чисто повезло. В большинстве таких случаев матери встают на сторону мужика. Уверяют дочерей, что им показалось, померещилось, приснилось, что они просто врут и всё. И ад становится ещё адовее.
+1133
 
Аватар пользователя Vodoroika Vodoroika
20 часов назад

Рекомендуемое сообщество

Политические мемы
462 поста • 2 243 подписчика

Ловим лулзы от политических мемов и постиронии. Стебёмся над всеми!

Включена премодерация

Пикабу в мессенджерах

  • Пикабу в Telegram
    265K подписчиков
    @pikabu
  • Развлекательный канал
    54K подписчиков
    @pikabu_fun
  • Пикабу в Viber
    244K подписчиков
    Вступить

Активные сообщества

все
Аватар сообщества "Как это сделано"
Как это сделано
Аватар сообщества "Будь как дома, Путник"
Будь как дома, Путник
Аватар сообщества "Маркетплейсы"
Маркетплейсы
Аватар сообщества "Российская промышленность"
Российская промышленность
Аватар сообщества "Видеохостинг на Пикабу"
Видеохостинг на Пикабу
Аватар сообщества "Чёрный юмор"
Чёрный юмор
Аватар сообщества "Специфический юмор"
Специфический юмор
Аватар сообщества "Лавка Пикабу"
Лавка Пикабу
Аватар сообщества "Спроси Пикабу"
Спроси Пикабу
Аватар сообщества "Тёмное Пространство"
Тёмное Пространство
Создать сообщество

Тенденции

теги
Компьютер 41Запрет 31Великая Отечественная война 26Хакеры 26Завод 18ChatGPT 17Рак и онкология 16Сталинградская битва 15Российское производство 15День сурка 14Сталинград 12Волгоград 9Терри Пратчетт 8Работники 7Гиперопека 7Отчим 6
Объединить теги
Новости Пикабу Помощь Кодекс Пикабу Реклама
Верификации Награды Контакты О проекте
Промокоды Скидки
Курсы Блоги
Android iOS

Биоинформатика

Теги
С этим тегом используют:
Наука Генетика
Все теги
Рейтинг
Автор
Сообщество
Тип постов
любые текстовые картинка видео [мое] NSFW
Период времени
за все время неделя месяц интервал
23 поста сначала свежее
43
fakir22
fakir22
5 месяцев назад
Лига изобретателей

Как читают ДНК. Патент US5302509A⁠⁠

Как читают ДНК. Патент US5302509A Изобретения, Биотехнологии, ДНК, Секвенирование, Секвенсор, Биоинформатика, Медицина, Длиннопост

Если бы прогресс в ракетостроении был бы таким, как в чтении ДНК, то у каждого сейчас был бы персональный космический корабль! На первое секвенирование генома человека было потрачено $3 миллиарда и продолжалось оно около 15 лет. Сейчас это стоит $1000 и делается за пару дней.


Все секвенциальные машины сейчас производит компания Illumina. Никто ничего лучшего придумать не может. Про технологию этой компании я и расскажу в посте.


Основная идея метода была описана еще в 1989 году в патенте "Метод секвенирования полинуклеотидов".


В этом методе предлагается разделить двойную спираль ДНК на одиночные "нитки", "пришить" их c одного конца к твердой поверхности, добавить ДНК-полимеразу, которая прицепится к противоположному концу и начнет "ремонтировать" ДНК, достраивая вторую цепь. (Для тех кто знает - да это ПЦР).


Обычно полимераза быстро двигается вдоль одиночной цепи ДНК, останавливается на каждой "букве", подбирает подходящую (комплементарную) "букву" для второй цепи из окружающего раствора и присоединяет ее к концу второй цепи. Вторая цепь строится строго по правилу "комплементарности" - напротив "A" одной цепи, должно быть "T" другой цепи, а напротив "G" должно быть "C".


Однако здесь в качестве "строительного материала" для второй цепи предлагается использовать модифицированные "буквы" (нуклеотиды). Во первых, к ним приделана цветная метка, причем у каждой буквы свой цвет. А во вторых, они останавают работу полимеразы, как только она добавляет их в цепь. Полимераза "застревает" на только что пришитой "букве" и процесс встает "на паузу".

В этот момент мы смываем весь "свободный строительный материал" и фотографируем под микроскопом поверхность с прикрепленной ДНК. Получается вот такая картинка:

Как читают ДНК. Патент US5302509A Изобретения, Биотехнологии, ДНК, Секвенирование, Секвенсор, Биоинформатика, Медицина, Длиннопост

Цветные точки - это буквы "застрявшие" в полимеразе, прикрепленной к ДНК. По цвету мы можем определить, где какая "буква" застряла.


Затем заливаются реагенты, которые убирают все модификации у застрявшего "стройматериала", снова добавляют цветной "стройматериал", полимераза делает шаг, встраивает следующую "букву" и опять "застревает".

Опять все смываем, фотографируем поверхность и определяем буквы, которые "застряли" на следующем шаге в тех же точках.

И т.д.

Как читают ДНК. Патент US5302509A Изобретения, Биотехнологии, ДНК, Секвенирование, Секвенсор, Биоинформатика, Медицина, Длиннопост

Весь этот процесс делается секвенатором автоматически.


Циклы секвенатор повторяет раз 150-300. Таким образом мы читаем кусочки ДНК длиной 150-300 "букв". (Больше не получается, так как падает качество чтения.) Но метод позволяет читать много молекул параллельно. Современная Illumina секвенсор способен читать миллиарды молекул параллельно!!! Мы можем разрезать длинную ДНК на небольшие молекулы, прочитать их, а затем специальной программой собрать прочитанные кусочки вместе.


Одного запуска секвенатора вполне хватает на чтение десятка человеческих геномов, причем каждый еще будет прочитан много раз (это делается, чтобы скорректировать ошибки чтения).

Вот как выглядит самый маленький, "лабораторный" секвенатор, способный прочитать "только" 25 миллионов молекул за запуск.

Как читают ДНК. Патент US5302509A Изобретения, Биотехнологии, ДНК, Секвенирование, Секвенсор, Биоинформатика, Медицина, Длиннопост

Кто-то может засомневаться и подумать, что даже в микроскоп увидеть свечение одной молекулы невозможно (или крайне сложно). И будет прав! Я упустил важную деталь. В самом начале, после прикрепления ДНК к поверхности и перед началом чтения запускается специальный процесс ПЦР, который делает тысячи копий прикрепленной ДНК, причем копии остаются прикрепленными практически в той-же точке. Т.е. цветная точка - это тысячи одинаковых молекул и их вполне видно в простой микроскоп.


PS.

Планирую набросать постов по статистическому анализу (по опыту знаю, что даже технари это практически не изучают). В какое сообщество писать еще не знаю, так что подписывайтесь на меня, кому интересно.

Показать полностью 3
[моё] Изобретения Биотехнологии ДНК Секвенирование Секвенсор Биоинформатика Медицина Длиннопост
16
Эмоции
106
DELETED
1 год назад
Наука | Научпоп

Александр Панчин о том, как биоинформатика помогает лечить болезни⁠⁠

Какая наука совмещает знания биологии, математики, генетики и IT? Правда ли, что с помощью одного только компьютера можно проанализировать геном любого вируса или бактерии? Наконец, почему популяризировать науку сегодня так же важно, как создавать лекарства и вакцины?


Новый «Толк» о том, как биоинформатика помогла вылечить болезни, которые считались неизлечимыми и понять истинное происхождение многих вирусов, в том числе и SARS-CoV-2. Почему молодые ученые приходят в биоинформатику сегодня? И что вообще сегодня значит — быть молодым ученым в России? Об этом и многом другом нам рассказал Александр Панчин — кандидат биологических наук, биоинформатик, популяризатор науки и первый герой из цикла «Новые русские ученые».

00:00 - Интро

00:28 - Что такое биоинформатика?

01:42 - Путь Александра Панчина к биоинформатике

02:36 - Как биоинформатика помогает изучать коронавирус сегодня?

03:07 - Гипотезы происхождения коронавируса

04:03 - Статья Панчина о мутациях коронавируса

07:05 - Почему так быстро удалось сделать вакцину от коронавируса

08:18 - Могут ли клетки «заразного» рака рассматриваться как независимые «паразиты»?

09:14 - Примеры, когда рак продолжал существовать после гибели хозяина

10:00 - Существуют ли многоклеточные организмы, которые произошли из раковых клеток?

12:36 - Какую роль играют современные технологии в биоинформатике

13:10 - Болезни, которые теперь поддаются лечению, благодаря развитию генетики и биоинформатики

14:00 - Что такое генная модификация?

14:51 - Почему Александр Панчин решил заниматься наукой в России

Показать полностью
Александр Панчин Научпоп Биоинформатика Ученые Коронавирус Генетика Мутация Вакцинация Рак и онкология Генная модификация Видео
7
Эмоции
318
Phanerozoi
Phanerozoi
1 год назад
Фанерозой. Улики Эволюции

Предки митохондрий были паразитами?⁠⁠

Митохондрии - это эукариотические органеллы, которые когда-то давно были бактериями.

Предки митохондрий были паразитами? Митохондрии, Молекулярная биология, Бактерии, История, История зарождения, Паразиты, Микроскоп, Микробиология, Биоинформатика, Природа, Познавательно, Интересное, Наука и жизнь, Научпоп, Ученые, Исследования, Популярное, Рассказ, Микромир, Микробы, Длиннопост

Конечно кто-то может возразить, что это всего лишь гипотеза, однако эта гипотеза уже давно переросла в эндосимбиотическую теорию и является общепринятой в кругах учёных. Так уже давно считается, что митохондрии произошли когда-то от альфа-протеобактерий, вероятно, два миллиарда лет назад. Но, остается неясным, что составляло начальный эндосимбиоз между альфа-протеобактерией и ее хозяином. В частности, какую роль сыграл митохондриальный предок, инициировавший эндосимбиоз? В связи с этим вопросом возникают и другие. Например:

Предки митохондрий были паразитами? Митохондрии, Молекулярная биология, Бактерии, История, История зарождения, Паразиты, Микроскоп, Микробиология, Биоинформатика, Природа, Познавательно, Интересное, Наука и жизнь, Научпоп, Ученые, Исследования, Популярное, Рассказ, Микромир, Микробы, Длиннопост

Для объяснения всех обстоятельств и ответов на все вопросы, связанные с основными эндосимбиотическими событиями, выдвигались разные гипотезы зачастую противоречащие друг другу. Так, например, «Водородная гипотеза» предполагала метаболическую синтрофию между водорода-продуцирующими альфа-протеобактериями и водорода-зависимыми археонами, как движущую силу эндосимбиоза.

Предки митохондрий были паразитами? Митохондрии, Молекулярная биология, Бактерии, История, История зарождения, Паразиты, Микроскоп, Микробиология, Биоинформатика, Природа, Познавательно, Интересное, Наука и жизнь, Научпоп, Ученые, Исследования, Популярное, Рассказ, Микромир, Микробы, Длиннопост

В связи с этим в последнее время стала набирать ещё одна гипотеза возникновения митохондрий, которая рассказывает нам о паразитических предках митохондриях. Эта гипотеза на данный момент кажется является более достоверной, так как подкрепляется большим количеством данных. Так в 2020 году вышло огромное филогенетическое исследование показывающее близкое родство митохондрий с паразитическими бактериями. [1]

Предки митохондрий были паразитами? Митохондрии, Молекулярная биология, Бактерии, История, История зарождения, Паразиты, Микроскоп, Микробиология, Биоинформатика, Природа, Познавательно, Интересное, Наука и жизнь, Научпоп, Ученые, Исследования, Популярное, Рассказ, Микромир, Микробы, Длиннопост

Но не менее интересное исследование, с которого всё и началось, произошло в 2014 году [2].

Хотя мне следует чуть-чуть поправить себя, так как предположения о митохондриях-паразитах высказывались не однократно и ранее, но именно это исследование можно назвать самым крутым и начальной «точкой отсчёта» к последующим событиям в научной среде. Поэтому сегодня именно его я и буду рассматривать.


А всё началось как раз с реконструкции митохондриального предка, который имеет большое влияние на наше понимание происхождения митохондрий. Так все выше описанные мной гипотезы объяснялись исследованиями, которые в основном были сосредоточены на реконструкции последнего общего предка всех современных митохондрий, так называемых прото-митохондрий, но не основывались на более информативных премитохондриях, которые по сути были ещё древнее прото-митохондрии, так как они включали последнего общего предка как митохондрий, так и их сестринской клады альфа-протеобактерий.

Предки митохондрий были паразитами? Митохондрии, Молекулярная биология, Бактерии, История, История зарождения, Паразиты, Микроскоп, Микробиология, Биоинформатика, Природа, Познавательно, Интересное, Наука и жизнь, Научпоп, Ученые, Исследования, Популярное, Рассказ, Микромир, Микробы, Длиннопост

Самые известные из них это вольбахии и риккетсиалы (отряд в который входят риккетсии). Последние нас интересуют больше всего, так как именно они успели поучаствовать в реконструкции предка митохондрий, а точнее их метаболизма в 2014-м году.

Предки митохондрий были паразитами? Митохондрии, Молекулярная биология, Бактерии, История, История зарождения, Паразиты, Микроскоп, Микробиология, Биоинформатика, Природа, Познавательно, Интересное, Наука и жизнь, Научпоп, Ученые, Исследования, Популярное, Рассказ, Микромир, Микробы, Длиннопост

Так, чтобы получить представление об обстоятельствах, которые окружали начальное событие эндосимбиоза, учёные старательно реконструировали метаболизм прото-митохондрий и премитохондрий. Для этого они сначала восстанавливали прото-митохондриальные гены, которые в процессе эволюции были потеряны для ядра. Учёные назвали эти гены ядерными генами митохондрий. Восстановление этих генов являлось предпосылкой для реконструкции митохондриальных предков. Предыдущие попытки найти прото-митохондриальные гены были безуспешны так как основывались на довольно ограниченной доступности бактериальных и эукариотических геномов на момент их изучения [3;4].


Используя значительно увеличившееся представление геномов эукариот и альфа-протеобактерий, исследователи провели филогеномный анализ для систематической идентификации ядерных генов, происходящих из митохондрий. Гены эукариот с наибольшим попаданием в BLAST митохондрий / альфа-протеобактерий сначала были объединены в группы генов. Филогенетическое дерево было реконструировано для каждого семейства, и ядерные гены, которые сгруппировались с альфа-протеобактериями на деревьях, были идентифицированы как происходящие из митохондрий.

Предки митохондрий были паразитами? Митохондрии, Молекулярная биология, Бактерии, История, История зарождения, Паразиты, Микроскоп, Микробиология, Биоинформатика, Природа, Познавательно, Интересное, Наука и жизнь, Научпоп, Ученые, Исследования, Популярное, Рассказ, Микромир, Микробы, Длиннопост

Начав с 427186 генов из 30 эукариотических геномов, представляющих широкий диапазон филогенетического разнообразия, они идентифицировали 4459 генов, принадлежащих к 394 семействам, как ядерные гены митохондрий. Чтобы исключить недавний перенос генов, специфичных для клонов, между альфа-протеобактериями и эукариотами, генные семейства должны были присутствовать по крайней мере в двух альфа-протеобактериальных и двух эукариотических линиях. Собственно, так и произошло. Таким образом учёные смогли идентифицировать, что ядерные гены из 394 семейств присутствуют в прото-митохондриях.

Предки митохондрий были паразитами? Митохондрии, Молекулярная биология, Бактерии, История, История зарождения, Паразиты, Микроскоп, Микробиология, Биоинформатика, Природа, Познавательно, Интересное, Наука и жизнь, Научпоп, Ученые, Исследования, Популярное, Рассказ, Микромир, Микробы, Длиннопост

Всё это есть и в современных митохондриях. Однако учёные обнаружили и то, чего в прото-митохондриях не было. Так в них отсутствовали функциональные категории, такие как репликация ДНК и транскрипция, также в значительной степени отсутствовали в реконструированном метаболизме и гетеротрофные углеводные обмены, такие как гликолиз и пентозофосфатный путь. Таким образом реконструкция прото-митохондрии показала упрощённого предка митохондрии более похожего на современную митохондрию, что опровергло предыдущие гипотезы о ближайших предках митохондрий, которые имели огромное множество разнообразных функций.


При дальнейшем изучении уже самих митохондрий учёные по-новому взглянули на метаболизм эукариот, происходящий главным образом благодаря этим органеллам. Особый интерес представлял ряд генов, участвующих в метаболизме липидов эукариот. Были идентифицированы несколько генов, участвующих в биосинтезе нуклеотидов de novo, как происходящих из митохондрий. Обнаружены были и ферменты, участвующие в биосинтезе стероидов предполагающие, что митохондриальный предок внес свой вклад в биосинтез оных. Вишенкой на торте можно назвать идентификацию церамидгликозилтрансферазы (COG1215).

Предки митохондрий были паразитами? Митохондрии, Молекулярная биология, Бактерии, История, История зарождения, Паразиты, Микроскоп, Микробиология, Биоинформатика, Природа, Познавательно, Интересное, Наука и жизнь, Научпоп, Ученые, Исследования, Популярное, Рассказ, Микромир, Микробы, Длиннопост

А интересно то, что этот фермент расположенный на «ассоциированной с митохондриями мембране», специфическом субдомене ER, который связывает этот самый ER и митохондрии, обнаружился и в риккетсиях. Для понимания замечу, что все эти самые гликосфинголипидные, и церамидные структуры, повсеместно присутствуют в качестве важных мембранных компонентов почти во всех эукариотических клетках и митохондриях, а это в свою очередь говорит нам о том, что присутствие этих структур в бактериях являются крайне редкими. При этом, что интересно, ген отвечающий за все эти субстраты и гликолипидные продукты, присутствующий в бактериальных клетках всё же различается от эукариотических гликозилтрансфераз. Следовательно, данный факт указывает на бактериальное происхождение этого гена, который был приобретён эукариотами для новой функции по синтезу собственных эндомембран, а также по перекрестному взаимодействию и перемещению липидов между митохондриями и субодменом ER. Интересные результаты не так ли?

Предки митохондрий были паразитами? Митохондрии, Молекулярная биология, Бактерии, История, История зарождения, Паразиты, Микроскоп, Микробиология, Биоинформатика, Природа, Познавательно, Интересное, Наука и жизнь, Научпоп, Ученые, Исследования, Популярное, Рассказ, Микромир, Микробы, Длиннопост

В результате получилось, что митохондрии поместились в отряд к риккетсиалам в качестве сестринской клады по отношению к семействам Rickettsiaceae, Anaplasmataceae и Candidatus Midichloriaceae, которую в свою очередь были подчинены семейству Holosporaceae.

Стоит отметить, что представители этих семейств являются паразитами. Так, учёные в этой работе показали, что все пять линий секвенированных риккетсиалов тесно связаны с митохондриями. Далее основываясь на приблизительной линейной зависимости между числом семейств генов, средним числом генов и размером генома учёные заметили, что геном премитохондрий сокращался. Это типично для облигатной внутриклеточной бактерии и предполагает, что сокращение генома шло полным ходом до того, как митохондрии отделились от альфа-протеобактерий, т. е. стали настоящими митохондриями.


Продолжив генетические исследования, учёные стали сравнивать реконструированные прото-митохондрии и премитохондрии. Оказалось, что в отличии узкоспециализированных прото-митохондрий, премитохондрии были способны к гораздо более разнообразному метаболизму. Помимо основных путей, премитохондрии участвовали в трансляции, в клеточной стенке, LPS и биогенезе мембран, в производстве энергии, репликации, рекомбинации и репарации ДНК, они обладали множеством ключевых метаболических путей, включая гликолиз, цикл TCA, пентозофосфатный путь и путь биосинтеза жирных кислот. Кроме того, премитохондрии обладали большим количеством генов, участвующих в синтезе различных кофакторов, таких как рибофлавин, фолат, биотин и убихинон.

Предки митохондрий были паразитами? Митохондрии, Молекулярная биология, Бактерии, История, История зарождения, Паразиты, Микроскоп, Микробиология, Биоинформатика, Природа, Познавательно, Интересное, Наука и жизнь, Научпоп, Ученые, Исследования, Популярное, Рассказ, Микромир, Микробы, Длиннопост

Дальнейшие исследования премитохондрий показали, что они кодируют пластидно-паразитарный тип транслоказы АТФ / АДФ, которая импортирует АТФ от хозяина, что делает премитохондрию энергетическим паразитом. Последующие сравнения генов риккетсиалов с премитохондриями, а также построения филогенетических деревьев показало, что премитохондрии вероятно обладали способностью дышать в условиях низкого содержания кислорода и имели жгутики, которые наследовались вертикально, а не через горизонтальный перенос. Электронная микроскопия части эндосимбиотических бактерий также показала наличие рудиментарных жгутиков. Т.е. данное исследование показывает нам предка митохондрии, который мог жить в условиях с низким содержанием кислорода, обладающим жгутиком и являющимся паразитом, что, казалось бы, прямо контрастирует с нынешней ролью митохондрий как производителя энергии клетки.

Предки митохондрий были паразитами? Митохондрии, Молекулярная биология, Бактерии, История, История зарождения, Паразиты, Микроскоп, Микробиология, Биоинформатика, Природа, Познавательно, Интересное, Наука и жизнь, Научпоп, Ученые, Исследования, Популярное, Рассказ, Микромир, Микробы, Длиннопост

Однако, систематический обзор от 2011 года бактериального симбиоза показал, что мутуализмы вполне себе могут происходить либо непосредственно от свободноживущих бактерий в окружающей среде, либо от внутриклеточных паразитов [5]. Ключевое различие между этими двумя эволюционными путями состоит в том, что для инициации симбиоза свободноживущие бактерии должны приносить немедленную пользу хозяину, в то время как внутриклеточные паразитические бактерии этого не делают.

Предки митохондрий были паразитами? Митохондрии, Молекулярная биология, Бактерии, История, История зарождения, Паразиты, Микроскоп, Микробиология, Биоинформатика, Природа, Познавательно, Интересное, Наука и жизнь, Научпоп, Ученые, Исследования, Популярное, Рассказ, Микромир, Микробы, Длиннопост

Вместо опровержения прошлых предположений данная гипотеза предлагает применять их для объяснения перехода митохондрий от паразита к мутуалистической органелле на более поздней стадии. Это всё очень интересно, а потому есть большая вероятность, что гипотеза о предках митохондриях как паразитах возможно скоро станет научной теорией. Поэтому если, кто-то назовёт Вас паразитом, не обижайтесь, ведь можно парировать, что паразитизм у нас в крови, а точнее в клетках. Такие дела!

Предки митохондрий были паразитами? Митохондрии, Молекулярная биология, Бактерии, История, История зарождения, Паразиты, Микроскоп, Микробиология, Биоинформатика, Природа, Познавательно, Интересное, Наука и жизнь, Научпоп, Ученые, Исследования, Популярное, Рассказ, Микромир, Микробы, Длиннопост

Автор: биолог, вдохновитель научного сообщества Фанерозой, Ефимов Самир

Оригиналы: Публикация фанерозойских материалов на платформе "Вконтакте", "Хабр" и "Пикабу".

Предки митохондрий были паразитами? Митохондрии, Молекулярная биология, Бактерии, История, История зарождения, Паразиты, Микроскоп, Микробиология, Биоинформатика, Природа, Познавательно, Интересное, Наука и жизнь, Научпоп, Ученые, Исследования, Популярное, Рассказ, Микромир, Микробы, Длиннопост

1. «Phylogenetic analyses with systematic taxon sampling show that mitochondria branch within Alphaproteobacteria» Lu Fan, Dingfeng Wu, Vadim Goremykin, Jing Xiao, Yanbing Xu, Sriram Garg, Chuanlun Zhang, William F. Martin and Ruixin Zhu; Nature Ecology & Evolution, 2020


2. Phylogenomic Reconstruction Indicates Mitochondrial Ancestor Was an Energy Parasite Zhang Wang, Martin Wu Published: October 15, 2014Gabaldon T, Huynen MA (2003) Reconstruction of the proto-mitochondrial metabolism. Science 301: 609.


3. Gabaldon T, Huynen MA (2007) From endosymbiont to host-controlled organelle: the hijacking of mitochondrial protein synthesis and metabolism. PLoS Comput Biol 3: e219.


4. Gabaldon T, Huynen MA (2007) From endosymbiont to host-controlled organelle: the hijacking of mitochondrial protein synthesis and metabolism. PLoS Comput Biol 3: e219.


5. Sachs JL, Skophammer RG, Regus JU (2011) Evolutionary transitions in bacterial symbiosis. Proc Natl Acad Sci U S A 108 Suppl 210800–10807.

Показать полностью 15
[моё] Митохондрии Молекулярная биология Бактерии История История зарождения Паразиты Микроскоп Микробиология Биоинформатика Природа Познавательно Интересное Наука и жизнь Научпоп Ученые Исследования Популярное Рассказ Микромир Микробы Длиннопост
42
Эмоции
Партнёрский материал Реклама
specials
specials

Попробуйте не только потратить, но и заработать⁠⁠

Мы сделали виртуальный магазин, в котором у вас есть:

  • 8000 рублей;

  • 60 секунд;

  • возможность заработать 1200 рублей кешбэка.

Задача — добежать до кассы, ни во что не врезаться и получить все бонусы. Справитесь?

Погнали!

Игры Магазин
83
GeorgyNsk2017
1 год назад
Наука | Научпоп

Нейросеть помогает определять болезни пшеницы⁠⁠

Новосибирские биоинформатики представили на международной конференции «Генетика, геномика, биоинформатика и биотехнология растений» (PlantGen2021) нейросеть, способную на ранней стадии выявлять заболевания зерновых, сохраняя тем самым урожай.

Заболеваниям злаков, которые вызываются патогенными грибами, подвержены многие культуры. И часто эти болезни существенно снижают урожайность растений. С такими болезнями трудно бороться, поскольку площадь поражения быстро разрастается. Поэтому одним из актуальных подходов является мониторинг посевов, который помогает на ранней стадии идентифицировать заболевание, принять меры к его нераспространению.

Высокую эффективность в этой области показали методы идентификации заболевания на основе анализа цифровых изображений, которые возможно получить в полевых условиях с помощью мобильных устройств. Именно в этом направлении и работают ученые Института цитологии и генетики СО РАН.

Нейросеть помогает определять болезни пшеницы Биоинформатика, Академгородок, Нейронные сети, Копипаста, Длиннопост

На конференции они представили метод распознавания пяти грибных заболеваний побегов пшеницы, как по отдельности, так и в комплексе, с одновременной возможностью идентификации стадии развития растений.

«Мы сформировали набор из более, чем двух тысяч изображений пшеницы, для которых была выполнена экспертная разметка по типу поражения. А затем использовали несколько типов нейросетей для их распознавания и анализа», - рассказал старший научный сотрудник ИЦиГ СО РАН, к.б.н. Михаил Генаев.

Наилучшую точность (0.942) показала сеть со стратегией обучения, основанной на аугментации и переносе стилей изображений. Этот метод распознавания реализован исследователями в качестве бота @Wheat_healthy_bot на платформе Telegram, который позволяет проводить оценку растений поражениями в полевых условиях.

Как отмечают ученые, разные грибковые заболевания на ранних стадиях (когда их вспышку проще всего подавить) имеют схожие симптомы, но могут сильно различаться по масштабу урона для урожая. Поэтому очень важна точная идентификация патогена, поразившего посадки. Раньше это мог сделать только опытный фитопатолог, причем, как правило, побывав на месте очага заболевания, что далеко не всегда возможно. Теперь же, с помощью бота, с этой задачей сможет справиться любой агроном и даже студент-практикант.

Другое ноу-хау новосибирских исследователей заключается в том, что созданный ими бот одновременно оценивает стадию развития пораженного растения (молодое оно или уже взрослое), что также важно для выработки оптимальной стратегии борьбы с патогенами.

«Использование нейросетей для мониторинга заболеваний растений – это новый тренд, пока делаются первые шаги в этом направлении и обычно речь идет о тепличных хозяйствах. Мы же создавали продукт для работы в полевых условиях, где условия освещенности и, соответственно, полученные фотографии, могут сильно отличаться. Научить программу работать с ними было само по себе непростой задачей», - отметил Михаил Генаев.

Авторы работы благодарят за предоставленные данные для обучения модели и помощь с их разметкой своих коллег – Нину Бехтольд, Елену Орлову, Екатерину Сколотневу (Институт цитологии и генетики СО РАН) и Елену Гультяеву (ВНИИ защиты растений, Санкт-Петербург).

Пока работа находится в стадии рецензирования и бот получил известность в академической среде, но его создатели уверены, что он заинтересует и сельхозпроизводителей, поскольку является простым и эффективным инструментом в борьбе с грибковыми заболеваниями. К тому же программа будет размещена в свободном доступе для всех желающих.

Сами ученые планируют и дальше работать в этом направлении, тем более, что здесь есть почва для международного научного сотрудничества: на разработчиков бота вышли их коллеги из Австралии и предложили объединить усилия.

Источник

Показать полностью 1
Биоинформатика Академгородок Нейронные сети Копипаста Длиннопост
11
Эмоции
1470
tsvil
1 год назад

Никогда такого не было и вот опять⁠⁠

Мат Биоинформатика Видео Михаил Гельфанд Закон
184
Эмоции
136
GeorgyNsk2017
2 года назад
Наука | Научпоп

«Похоже на компьютерные игрушки»: над чем работают генетики новосибирского Академгородка⁠⁠

Новосибирские генетики разрабатывают мобильные приложения для сельского хозяйства, создают пивоварные сорта ячменя, устойчивую к заболеваниям пшеницу и расшифровывают геномы растений. Тайга.инфо рассказывает о работе Института цитологии и генетики СО РАН (ИЦиГ) в новосибирском Академгородке.

Геномный центр мирового уровня

Институт цитологии и генетики СО РАН вошел в состав Курчатовского геномного центра осенью 2019 года. Это консорциум организаций во главе с национальным исследовательским центром «Курчатовский институт».

«Похоже на компьютерные игрушки»: над чем работают генетики новосибирского Академгородка Генетика, Академгородок, Биоинформатика, Копипаста, Длиннопост

«В России открыли несколько геномных центров мирового уровня по разным направлениям. Чтобы друг другу не перекрывать пути, центрам даны несколько разные задачи. У нашего центра основной приоритет — решение задач агротехнологий и биотехнологии с применением современных генетических методов», — рассказал Тайге.инфо ведущий научный сотрудник Курчатовского геномного центра ИЦиГ Сергей Лашин.

«Похоже на компьютерные игрушки»: над чем работают генетики новосибирского Академгородка Генетика, Академгородок, Биоинформатика, Копипаста, Длиннопост

По словам ученого, объединение институтов в консорциум позволило исследователям делиться приборной базой и компетенциями. Помимо этого, они получили финансирование на более масштабные исследования.

«Теперь мы можем эти технологии развивать не по остаточному принципу, как у нас было раньше, а создать необходимую материально-техническую базу, чтобы эти работы можно было масштабировать. Применять технологии в том масштабе, которого требует сельское хозяйство», — рассказала Тайге.инфо руководитель Курчатовского геномного центра ИЦиГ Елена Салина.

Ученые ИЦиГ работают по трем направлениям: сельское хозяйство промышленная микробиология и биоинформатика. Внутри них есть разные команды, которые взаимодействуют друг с другом, но решают разные задачи.

Библиотека моделей геномов микроорганизмов

Сергей Лашин возглавляет одну из команд биоинформатиков. Основная задача, над которой работают ученые, это создание электронной библиотеки с максимально полным описанием микроорганизмов (собирательное название живых организмов, которые слишком малы для того, чтобы быть видимыми невооруженным глазом — прим. Тайги.инфо) из коллекций институтов-участников консорциума.

Ученые рассчитывают, что эта библиотека поможет синтезировать полезные вещества для решения биотехнологических задач сельского хозяйства и экологии. Например, можно будет создать аминокислоты для подкормок и корм для крупного рогатого скота, который сейчас приходится покупать за границей. Доступ к информации из базы данных пока имеют только участники Курчатовского геномного центра.

«Для начала необходимо очень хорошо и качественно описать те коллекции микроорганизмов, которые есть в России. Они описаны, как правило, по-старинке, без учета геномной информации, и в целом количество указанных там параметров относительно небольшое. В лучшем случае просто приведён секвенированный геном, но зачастую нет и его», — рассказал Лашин.

Такой информации недостаточно, чтобы говорить о метаболическом потенциале микроорганизмов. Поэтому ученые конструируют новую библиотеку, где все описания геномов (совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма — прим. Тайги.инфо) и их моделей будут более подробными.

Для этого необходимо секвенировать (установить последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК — прим. Тайги.инфо) все геномы микроорганизмов, которые есть в коллекциях. А также описать их и составить сначала структурную модель, в виде карты процессов, протекающих в клетке конкретного микроорганизма, а потом и математическую модель.

«Когда получается математическая модель, можно проигрывать с ней различные сценарии. Например, добавлять или убирать гены (наследственный фактор, который несет информацию об определенном признаке или функции организма, структурная и функциональная единица наследственности — прим. Тайги.инфо), или изменять их активность и смотреть, как при этом изменяется поведение клетки. Если клетка начинает производить больше нужного вещества, тогда мы считаем, что это то воздействие, которое нам нужно, — рассказал Лашин. — Это чем-то похоже на компьютерные игрушки, только с тем, что пришло из реального мира, что природа выдумала».

Сама библиотека уже создана, но в ней есть информация только о 227 геномах. По словам ученого, они уже сейчас ждут поступления еще 300 геномов, а к концу года в коллекции их может быть около 750. Они должны были прийти к ученым раньше, но пандемия коронавируса внесла свои коррективы в графики работы.

Главным своим результатом сейчас ученые называют создание базы данных. Лашин также отметил, что они работают над задачами центра меньше года и для такого срока налаженная работа и успешное взаимодействие экспериментаторов с теоретиками — уже достижение.

«Другой важный момент, это то, что растет компетенция команды. У нас много молодежи, и то, как их профессиональный уровень вырос за этот неполный год, это очень радует. Они даже близко не могли решать такие задачи тогда, а сейчас уже могут», — поделился ученый.

Он уточнил, что если центру удастся за 5 лет создать 5−10 штаммов для решения биотехнологических и сельскохозяйственных задач, это будет очень хороший результат.

Автоматизация описания геномов

Изначально проводить описание геномов для заполнения библиотеки надо было вручную, что занимало много времени. Для решения этой проблемы ученые ИЦиГ работают над созданием специальной программы, которая помогает автоматизировать этот процесс.

«Мы хотим, чтобы она работала так: приходит новый геном с прибора, загружается в систему, мы нажимаем одну кнопочку и все стадии делаются автоматически», — поделился Лашин.

Ученые уже создали рабочий прототип этой платформы, но часть этапов им еще приходится делать вручную. По мнению Сергея Лашина, им нужно вручную испробовать систему примерно на 2 тысячах геномов, чтобы все отладить и полностью автоматизировать.

Геномы сибирской пшеницы, картофеля и ячменя

Вторая команда биоинформатиков Курчатовского геномного центра работает вместе с генетиками. Они выводят сорта сельскохозяйственных растений, которые будут более устойчивы к заболеваниям, погоде и другим условиям.

Одна из больших задач в этом направлении — секвенирование и расшифровка геномов растений. Ученые собираются расшифровать цепочки ДНК нескольких сортов пшеницы, около пяти ячменя и десятки сортов картофеля.

Исследователи будут разрабатывать методы и подходы для расшифровки, чтобы затем оценить генетическое разнообразие растений сибирских линий. Это облегчит генетикам поиск более выгодных мутаций и характеристик. Например, они смогут обнаружить линию растений, устойчивую к заболеваниям, потом найти гены, которые этим управляют и перенести эти свойства на другие сорта. Это ускорит работу селекционеров.

«Похоже на компьютерные игрушки»: над чем работают генетики новосибирского Академгородка Генетика, Академгородок, Биоинформатика, Копипаста, Длиннопост

«Чтобы закрепить гены в сорте, нужно провести очень много скрещиваний. Селекционер отбирает по какому-то признаку — он скрещивает, отбраковывает, затем снова скрещивает. Этот процесс очень длительный. На самом деле все эти гены устойчивости присутствуют в диких сородичах растений, поскольку они живут в условиях, где человек их не обхаживает, где им приходится бороться со стрессом», — рассказал Тайге.инфо ведущий научный сотрудник Курчатовского геномного центра ИЦиГ Дмитрий Афонников.

Биоинформатики находят необходимые гены, а затем с ними работают генетики. Сейчас ученые уже получили геномные последовательности по сортам пшеницы, их тестируют и проверяют на качество.

«Наши практические задачи в области пшеницы — это ускорение процессов селекции с применением генетических технологий и создание сортов по заказу селекционеров — например, раннеспелых или позднеспелых, устойчивых к заболеваниям», — говорит руководитель центра Елена Салина.

Например, генетики работают над разработкой пивоварных ячменей на основе российских сортов. По словам Салиной, сейчас в производстве пива используются в основном импортные сорта.

Как уточнил Дмитрий Афонников, есть гены, которые представлены во всех растениях одного вида, а есть те, которые отличаются в разных сортах. И именно те гены, которые варьируются, обычно отвечают за устойчивость к заболеваниям и прочие полезные характеристики.

В ИЦиГ ученые выделяют ДНК, затем материал отправляют почтой в Курчатовский институт в Москве, где его секвенируют на специальном оборудовании. После этого данные по секвенированию пересылают онлайн новосибирским ученым и они их обрабатывают.

Мобильные приложения для изучения растений

Вторая важная задача ученых — фенотипирование растений. Это изучение взаимосвязи между характеристиками растения и его поведением в природе.

«Похоже на компьютерные игрушки»: над чем работают генетики новосибирского Академгородка Генетика, Академгородок, Биоинформатика, Копипаста, Длиннопост

«Основным способом для изучения этих связей является статистика. Берут большое количество растений и сравнивают связь мутации со свойством — урожайностью, устойчивостью к болезням, размером колоса. Чтобы сопоставить 90 тыс мутаций, нужно проанализировать сотни или даже тысячи растений. Линейкой померить у каждого растения рост или посчитать колоски — это очень сложно. Сейчас развиваются технологии компьютерного фенотипирования, когда большую часть измерений можно сделать автоматически, не привлекая человека», — объяснил Дмитрий Афонников.

Ученые ИЦиГ СО РАН разрабатывают программы, которые позволяют с помощью фотографии делать необходимые измерения — форму, размер, цвет колосьев. Несколько лет назад они выпустили в свободный доступ мобильное приложение «SeedCounter». Оно определяет по фотографии растения количество зерен и их размер. Эти данные автоматически переносятся в таблицы, чтобы их затем их можно было использовать в исследованиях.

Приложение уже активно используется селекционерами, его скачали более тысячи раз. С помощью него провели исследования, которые опубликованы как в российских, так и в зарубежных журналах.

По словам Афонникова, такие программы уже активно используются во всем мире, но есть методики, которые разработали именно в ИЦиГ.

«Мы впервые разработали метод, который позволяет очень точно характеризовать форму и размер колосьев. Также планируется, что у нас будут методы полевого наблюдения — когда можно будет с коптера фотографировать поле растений и по изображению определять их состояния. В мире так все работают, но мы действуем на передовой», — поделился ученый.

Ученый также рассказал, что в будущем они планируют развивать программы для мобильных устройств, так как их удобно использовать. Сейчас в разработке программа, которая сможет определять типы заболевания пшеницы по фотографии.

Их приложения разрабатываются для растений, но в итоге они могут использоваться и для других целей. Например, в лаборатории по изучению генетики плодовых мушек-дрозофил с помощью программы считали потомство и так изучали плодовитость насекомых.

Источник
Показать полностью 4
Генетика Академгородок Биоинформатика Копипаста Длиннопост
22
Эмоции
45
GeorgyNsk2017
2 года назад
Наука | Научпоп

Ученые работают над библиотекой геномов микроорганизмов⁠⁠

Два последних десятилетия отмечены быстрым прогрессом биоинформатики и соответственно ростом интереса к этой молодой научной дисциплине со стороны научного сообщества и высокотехнологичного бизнеса. По мере развития экспериментального оборудования и информационных технологий, расширяется спектр фундаментальных и прикладных научных задач, которые удается решать с помощью биоинформатики.

Исследования в этой области составляют существенную часть научной работы, проводимой в рамках Курчатовского геномного центра мирового уровня, в число организаторов которого входит ФИЦ ИЦиГ СО РАН. Один из ключевых проектов – создание библиотеки моделей геномов на основе коллекций микроорганизмов, которыми располагают научные институты нашей страны.

Как отмечают участники проекта, речь не идет только о секвенировании генома, что в последние годы стало уже рутинной научной процедурой.

Ученые работают над библиотекой геномов микроорганизмов Биоинформатика, Генетика, Академгородок, Бактерии, Длиннопост, Копипаста

– Секвенирование дает нам последовательность генов в ДНК организма, но это лишь первый шаг, - рассказал ведущий научный сотрудник отделения «Курчатовский геномный центр ИЦиГ СО РАН», к.б.н. Сергей Лашин. – Следующий этап заключается в построении на основе геномной информации метаболической карты организма (какие биохимические реакции могут протекать в данном организме), а также карты генетической регуляции, с помощью которой мы показываем, как взаимодействуют между собой гены. А затем, на основе этих карт, мы уже строим математические модели, где описываем, как происходит синтез определенного целевого продукта этим микроорганизмом.

В итоге, ученые получают не только достоверные данные о потенциале конкретной бактерии для производства тех или иных необходимых промышленности продуктов, но и понимание, как с помощью современных генетических технологий можно менять параметры этого процесса (например, повысить интенсивность синтеза вещества или изменить какие-то его характеристики).

Одновременно с фундаментальными научными задачами, решаются и вполне прикладные: идет отбор микроорганизмов, потенциально пригодных для синтеза некоторых органических кислот, востребованных в производстве кормов для нужд сельского хозяйства. Проанализировав геномы двухсот с лишним микроорганизмов из коллекций, новосибирские биоинформатики отобрали 17 перспективных бактерий, которые теперь будут изучены более детально.

При этом, подчеркивают они, работа с остальными геномами была не напрасной, поскольку выявленные у них характеристики описаны и могут быть использованы для решения других задач. А список возможного применения микроорганизмов в биотехнологической промышленности постоянно расширяется: одни бактерии используют в синтезе сырья для фармакологической промышленности, другие – нефтедеструкторы – для ликвидации загрязнения окружающей среды нефтепродуктами (такими, как недавний разлив дизельного топлива в Норильске), третья – в процессах переработки мусора, позволяющих превращать отходы в полезный продукт (биотопливо и т.п.).

Поэтому глобальная цель проекта, реализуемого подразделениями Курчатовского геномного центра – создать библиотеку моделей всех микроорганизмов, входящих в коллекции институтов, а их порядка десяти тысяч. Такая библиотека станет мощным ресурсом для развития отечественной биотехнологической промышленности.

Одна из главных задач на этом пути – оптимизация самого процесса. Сам опыт подобного анализа и моделирования генома есть и у наших, и у зарубежных ученых, но обычно работа с одним геномом бактерии требует у исследователей от полугода до года работы. Теперь же требуется обработать тысячи геномов за пять лет. Очевидно, что это возможно лишь при максимальной автоматизации всех процессов.

– На сегодня хорошо автоматизирован лишь процесс самого секвенирования, есть решения в области построения «рамочных» полногеномных моделей, а вот уточнённые математические модели обычно по-прежнему требуют «доводки в ручном режиме», на что уходит много времени – отметил Сергей Лашин. – И сейчас мы, параллельно с анализом геномов из коллекций, работаем и над автоматизацией этой части работы.

Новосибирские ученые рассчитывают, что уже к концу года смогут создать готовую программную платформу, которая максимально сократит срок работы с отдельным геномом микроорганизма. На сегодня ее аналогов в открытом доступе просто нет, а вот запрос на появление такого программного продукта очень высок.

Показать полностью 1
Биоинформатика Генетика Академгородок Бактерии Длиннопост Копипаста
0
Эмоции
463
trazi
2 года назад
Наука | Научпоп

Как мутирует коронавирус и насколько это плохо? Смотрим на реальных примерах⁠⁠

Для тех, кто в детстве читал научно-популярные книги 1970-х годов по техническим дисциплинам, давно уже настали скучные времена: про бозон Хиггса или особенности горизонта событий заряженной вращающейся чёрной дыры можно было прочитать ещё полвека назад. Сегодня областью, за прогрессом в которой сложно уследить, является биология. И если рунет заполнен материалами по техническим дисциплинам, что традиционно для России, то биология и биоинформатика представлены крайне слабо.


За последние 18 лет стоимость секвенирования человеческого генома упала в сто тысяч раз до $1000. При этом длина генома человека это три миллиарда нуклеотидов, а геном коронавируса SARS-CoV-2 состоит из всего 30 тысяч нуклеотидов. Учитывая дешевизну и актуальность, множество геномов коронавируса уже секвенировано и выложено в открытый доступ.

Как мутирует коронавирус и насколько это плохо? Смотрим на реальных примерах Научпоп, Наука, Биоинформатика, Геном, Туториал, ДНК, Видео, Длиннопост, Коронавирус

Геном коронавируса настолько короткий, что его можно открыть как текстовый файл в блокноте, а различия в нуклеотидной последовательности двух разных геномов видны невооружённым взглядом.


Скачать геномы одной кнопкой можно в GenBank'e , там же есть и начальный, референсный геном от декабря 2019 года из китайского Уханя. Геном это последовательность из всего четырёх типов нуклеотидов - А/Г/Т/Ц, то есть аденин, гуанин, тимин, цитозин. Соответственно, кроме минимальной описательной части и кучи букв A/G/T/C там ничего и нет. Пожалуй, это один из тех редчайших случаев, когда сбор данных для анализа занимает меньше времени, чем сам анализ.

Как мутирует коронавирус и насколько это плохо? Смотрим на реальных примерах Научпоп, Наука, Биоинформатика, Геном, Туториал, ДНК, Видео, Длиннопост, Коронавирус

Геномы коронавируса. Слева "начальный" геном из китайского Уханя от 2019 года, справа от 24 марта 2020 года, взятый у одного из инфицированных в США. Начало первого гена в геноме выделено синим цветом. Для удобства просмотра последовательность делят на столбцы одной ширины.



Что есть что?


К счастью, уже построена карта генома и известны нуклеотидные последовательности всех генов коронавируса. Например, первый ген кодирует белок orf1a, его первые 21 нуклеотида такие: ATGGAGAGCCTTGTCCCTGGT - как раз найдены и выделены на скриншоте. Зная начальные и конечные участки генов, не говоря уже о генах целиком, несложно разметить геном и понять что есть что в данном экземпляре коронавируса.



"Мусорная" ДНК


Какие-то участки генома не входят ни в один ген - это мусорная ДНК (РНК), которая не несёт наследственной информации и может мутировать (изменяться) как ей вздумается без вреда и пользы для вируса. Мусорной ДНК сформированы промежутки между генами, а также самое начало и конец генома. На картинке выше первые несколько строк как раз представляют из себя мусорную ДНК, и, например, первая строка не совпадает.



S-протеин


Так как геном во всех своих частях по сути одинаковый набор букв А/Г/Т/Ц, то для простоты анализа можно сфокусироваться на участке генома - на каком-нибудь одном гене.

За проникновение вируса в клетку отвечают белки (s-protein), выглядящие как шип на поверхности, в совокупности образующие ту самую "корону", давшую название этому типу вирусов. Именно на эти белки направлены создающиеся сейчас вакцины, которые должны остановить распространение эпидемии.


Если s-протеин мутирует быстро и сильно, то вакцины не будут поспевать за новыми мутациями, как в случае сезонного гриппа, Если медленно, то одна вакцина избавит человечество от проблем надолго.


Мутации гена, отвечающего за кодирование s-протеина мы и рассмотрим.

Как мутирует коронавирус и насколько это плохо? Смотрим на реальных примерах Научпоп, Наука, Биоинформатика, Геном, Туториал, ДНК, Видео, Длиннопост, Коронавирус

Схематичное изображение коронавируса. S-протеин отмечен вверху справа



От слов к нуклеотидам


Весь геном коронавируса это около 30'000 "букв". Последовательность нуклеотидов гена s-протеина известна, их всего 3822 штуки. Вот, например, первые пятьдесят:

ATGTTTGTTTTTCTTGTTTTATTGCCACTAGTCTCTAGTCAGTGTGTTAA


Вот последние пятьдесят:

АAGACGACTCTGAGCCAGTGCTCAAAGGAGTCAAATTACATTACACATAA


Если, как Микеланджело, в каждом геноме отрезать всё что до этих первых пятидесяти букв и после последних пятидесяти, то останется ген s-протеина. Поместив каждый ген в строку экселя удобно подмечать мутации. Например, на скриншоте ниже у некоторых гонконгских инфицированных на 22-й позиции стоит G вместо обычного T:

Как мутирует коронавирус и насколько это плохо? Смотрим на реальных примерах Научпоп, Наука, Биоинформатика, Геном, Туториал, ДНК, Видео, Длиннопост, Коронавирус

Скриншот с общими данными по геному и начальной частью гена s-протеина. Стрелками отмечены мутации (замены) Т -> G



Мутации


Геном или один ген это просто наследственная информация. По этой информации производится то, что уже в дальнейшем будет функционировать - белок (1 ген -> 1 белок). Мутация в гене это, обычно, и в нашем случае, замена одной "буквы" на другую. Некоторые мутации в гене приводят к изменению белка, некоторые нет. Некоторые слабо изменяют белок, некоторые сильно, что скорее всего приведёт к недееспособности вируса, так как сделанный по сильно мутированному гену белок будет неправильным и не сможет выполнять свои функции. С другой стороны, против изменённого белка может не подействовать вакцина, спроектированная под предыдущую "версию".


Пройтись циклом по всем геномам, найти ген s-протеина и поискать замены относительно начальной версии от 2019 года это несколько десятков строк простого программирования.



Визуализация


Традиционные линейные или столбчатые диаграммы не подходят для отображения 3822 нуклеотидов и их замен. Для наглядности удобнее расположить последовательность нуклеотидов как текст, слева направо, сверху вниз, а наличие мутации и их количество заменить цветом поля:

Как мутирует коронавирус и насколько это плохо? Смотрим на реальных примерах Научпоп, Наука, Биоинформатика, Геном, Туториал, ДНК, Видео, Длиннопост, Коронавирус

Wake up, Neo...


Цветами обозначено количество вариантов для данной "буквы" среди проанализированных геномов. Например, жёлтый цвет означает, что для данного нуклеотида существуют все три возможных варианта мутации и каждый из которых приводит к немного другой белковой молекуле. Если для "буквы" существует только одна мутация, и та безобидная, то цвет - ближайший к начальному фиолетовому.


Анимация по дням:

Мутации, мягко говоря, присутствуют, не одна и не две, и большинство несинонимичные. То есть те, которые изменяют белок "шипа" коронавируса. Но много это или мало в контексте мутации вируса и вакцин?


Исследователи говорят, что коронавирус SARS-CoV-2 мутирует относительно медленно. Например, сезонный грипп мутирует в разы быстрее. То есть можно рассчитывать, что вакцины, которые уже проходят клинические испытания на людях в семи лабоработориях, будут актуальны и эффективны продолжительный период времени. Раз так, ждём вакцину! =)


Источник: http://celado-ai.ru/blog/How-coronavirus-mutates-and-how-bad-is-it

Показать полностью 5 1
Научпоп Наука Биоинформатика Геном Туториал ДНК Видео Длиннопост Коронавирус
107
Эмоции
Курсы Пикабу
PikabuStudy
PikabuStudy

Веб-дизайнер и UX/UI-дизайнер — в чем разница и что подойдет вам⁠⁠

Все дизайнеры на чем-то специализируются, потому что это очень широкая профессия. Например, на Пикабу мы учим не только, как создавать удобные сайты и приложения, но и рисовать онлайн-игры

  • Веб-дизайнер — человек, который делает интернет таким, каким мы его видим. То есть создает эффектный и привлекательный дизайн сайтов, приложений, онлайн-игр. Тут вам понадобятся базовые навыки рисования.

  • UX/UI-дизайнер — тоже отвечает за сайты и приложения, но уделяет больше внимание пользовательскому опыту и интуитивно понятному интерфейсу, чтобы сократить путь до регистрации, покупки или создания поста на Пикабу. Навыки рисования не нужны, а вот с аналитикой и данными работать придется.

А главное, эти специалисты не привязаны к месту: работать можно из любой точки мира и со свободным графиком. Обе профессии реально освоить с нуля под наставничеством экспертов из Пикабу, Mango Office, Nintendo и других компаний. Максимум практики, обучение всем основным программам и несколько проектов в портфолио через 5 месяцев.

Старт обучения — 14 февраля. Оставляйте заявку, задавайте вопросы и попробуйте себя в новом деле, не откладывая на потом!

Посты не найдены
123Далее
О Пикабу
О проекте
Контакты
Реклама
Сообщить об ошибке
Отзывы и предложения
Новости Пикабу
RSS
Информация
Помощь
Кодекс Пикабу
Награды
Верификации
Бан-лист
Конфиденциальность
Правила соцсети
Mobile
Android
iOS
Партнёры
Fornex.com
Промокоды