Рибосомные машины Тьюринга, вычисление ДНК/РНК

Я специалист в области информатики, недавно перебравшийся, чтобы провести небольшое исследование в области вычислительной биологии по предсказанию вторичной структуры РНК. Просматривая материалы, у меня возникла сумасшедшая идея, а что, если бы вы могли разработать синтетическую рибосому, которая действует как машина Тьюринга на цепочках РНК? (вы можете проделать то же самое с ферментами ДНК)

Непосредственными приложениями могут быть такие вещи, как исправление мутаций в РНК для лечения генетических заболеваний, что является относительно простым вычислением:

  1. Проверьте, не является ли строка плохой.
  2. Если это так, исправьте плохое письмо.

Другим может быть «измельчение» ДНК/РНК вирусов:

  1. Проверить, является ли строка вирусом.
  2. Если да, то порвите.

Я не уверен в статусе литературы по этому вопросу или в способности синтетической биологии создать что-то подобное. Как вы думаете, это хорошая идея продолжать эту идею или нет?

Я понимаю, что это мягкий вопрос. Возможно, лучше было бы, это возможно?

Есть несколько статей о простых вычислениях с использованием нуклеиновых кислот, если никто не ответит, я поищу их позже. Что касается ваших примеров, то природа уже делает некоторые из них (см. РНК-интерференция). А для исправления генетических заболеваний самое сложное — это исправить последовательность во всех клетках вашего тела , а не само обнаружение.
Где будет «стол» машины? Другими словами, как распознать «плохую строку»?
@AlanBoyd Немедленной мыслью было бы сохранить копию плохой строки, скажем, мутированной цепи РНК, в машине. Объедините его с привязанным к нему ферментом с двумя функциями, проверьте, соответствует ли буква, с которой он в настоящее время связан, текущей входной букве, и проведите вправо. Это может сделать шаг проверки. Для шага замены вы можете сделать то же самое в обратном порядке, а затем вставить правильный белок. Для обычной машины Тьюринга вы можете сохранить строку текущего состояния в РНК, сохранить правила в другой строке и скользить по ней, чтобы найти нужный белок. правило и выполнить его.
Я не эксперт в этом, но я не думаю, что вам нужна машина Тьюринга, чтобы добиться этого, по крайней мере, для ДНК, поскольку в обычном смысле (не включая канцерогенные факторы, такие как УФ) наиболее вероятная стадия, на которой мутация ДНК может происходит во время репликации ДНК, поэтому ДНК-полимераза ( en.wikipedia.org/wiki/DNA_polymerase ) участвует в корректуре, чтобы обеспечить точную репликацию ДНК, а затем ДНК может снова стать гетерохроматической (в конечном итоге). Это будет сложнее для РНК, поскольку они одноцепочечные, хотя и складываются друг на друга.
Кроме того, существует множество нитей РНК, которые образуются в результате альтернативного сплайсинга, рекомбинации VDJ и неточных перестроек RAG для продукции антител, что может привести к бесконечному количеству возможных продуктов РНК. Так откуда же вам знать, что такое «хорошо» и что такое «плохо» с точки зрения РНК и ее производства. Половину времени мы даже не знаем, что они делают и какова их роль, и единственная причина, по которой мы называем что-либо «плохой» или «неисправной» РНК, заключается в том, что она оказывает негативное влияние, а не потому, что мы понимаем точную роль последовательность, что означает, что теоретическая таблица была бы бесполезна.
Короче говоря, белковый механизм типа Тьюринга невозможен (из-за почти бесконечного потенциального количества продуцируемых РНК) и невозможен (поскольку количество белков, которые должны проверять каждую последовательность РНК, в свою очередь, должно быть почти бесконечным). И ни один из них не принимает во внимание SNP, т.е. индивидуальные вариации, которые запрещают производить белки с другой последовательностью, но с одинаковой структурой/функцией, поскольку очевидно, что любые летальные вариации будут отвергнуты, но это совершенно другой аргумент.
В ответ на первую часть, разве это не именно то, что делают гены репарации несоответствия? Они сканируют ошибки, я не совсем уверен в своем понимании машин Тьюринга, чтобы дать вам окончательный ответ, но я вполне уверен, что это так.
@Bez, не могли бы вы превратить свои комментарии в ответ? Это достойный ответ, который стоит сохранить, прежде чем этот вопрос будет закрыт.
@ChrisStronks готово! :)

Ответы (1)

Я не эксперт в этом, но я не думаю, что вам нужна машина Тьюринга, чтобы добиться этого, по крайней мере, для ДНК, поскольку в обычном смысле (не включая канцерогенные факторы, такие как УФ) наиболее вероятная стадия, на которой мутация ДНК может происходит во время репликации ДНК, поэтому ДНК-полимераза участвует в корректуре, чтобы обеспечить точную репликацию ДНК, а затем ДНК может снова стать гетерохроматической (в конечном итоге). Это будет сложнее для РНК, поскольку они одноцепочечные, хотя и складываются друг на друга.

Кроме того, существует множество нитей РНК, которые образуются в результате альтернативного сплайсинга, рекомбинации VDJ и неточных перестроек RAG для продукции антител, что может привести к бесконечному количеству возможных продуктов РНК. Так откуда же вам знать, что такое «хорошо» и что такое «плохо» с точки зрения РНК и ее производства. Половину времени мы даже не знаем, что они делают и какова их роль, и единственная причина, по которой мы называем что-либо «плохой» или «неисправной» РНК, заключается в том, что она оказывает негативное влияние, а не потому, что мы понимаем точную роль последовательность, что означает, что теоретическая таблица была бы бесполезна.

Короче говоря, белковый механизм типа Тьюринга невозможен (из-за почти бесконечного потенциального количества продуцируемых РНК) и невозможен (поскольку количество белков, которые должны проверять каждую последовательность РНК, в свою очередь, должно быть почти бесконечным). И ни один из них не принимает во внимание SNP, т.е. индивидуальные вариации, которые могут производить белки с другой последовательностью, но идентичной структурой/функцией, поскольку очевидно, что против любых летальных вариаций будут отобраны, но это совершенно другой аргумент.

Должна быть возможность создавать плитки Ванга с использованием ДНК или РНК. Ребра разного цвета могут быть представлены разными последовательностями, выбранными для селективного связывания друг с другом (ДНК и РНК очень хороши в этом!). Плитки Вана можно использовать для реализации одномерного клеточного автомата, который может реализовать машину Тьюринга — он будет вести запись своей полной истории в виде большого шаткого коврика. Плитки Ванга — это наборы квадратных плиток, в которых каждое ребро имеет определенный цвет, а соседние ребра имеют соответствующие цвета. Они могут создавать бесконечно расширяемые узоры, которые не могут быть периодическими (подобно плиткам Пенроуза).
@PaulHarrison - Добро пожаловать в SE Biology. Я действительно чувствую, как и в оригинальном посте более четырех лет назад, вы попали не в тот список. Одна из причин, по которой на исходный вопрос был только один ответ, заключается в том, что немногие биологи знают, что такое машина Тьюринга, и большинство из тех, кто считает, что она не имеет отношения к биологии. Я еще меньше знаю, что такое тайлы Ванга. Однако, если вы чувствуете, что у вас есть что сказать, вы можете опубликовать свой вопрос на SE, а затем ответить на него. Я бы посоветовал вам сделать это на SE Bioinformatics, так как там вы с большей вероятностью получите ответ.
@PaulHarrison - я не понимаю, как ваш пост каким-либо образом затрагивает вопрос. Думаю, это скорее комментарий к другому ответу. Как говорит Дэвид, я действительно знаю, что такое машина Тьюринга, но мне тоже не по себе. На данный момент я конвертирую ответ в комментарий к другому ответу. Не стесняйтесь изменять его, чтобы сделать его более конкретным ответом на этот сайт в биологическом контексте. Не забудьте указать источники к вашему материалу.
Рибосомные машины Тьюринга, вычисление ДНК/РНК
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v