خبر کامل
کشف اشکال پیچیده DNA با هوش مصنوعی: گامی نوین در درک بیماری‌ها
کشف اشکال پیچیده DNA: انقلابی در درک بیماری‌ها
در حالی که تصور رایج از DNA یک مارپیچ منظم است، تحقیقات جدید نشان می‌دهد که این مولکول حیاتی در سلول‌های زنده می‌تواند اشکال بسیار متنوع و پیچیده‌ای به خود بگیرد. این پیچیدگی‌ها که ناشی از طول زیاد DNA و گره‌خوردگی آن در فضای محدود سلول است، نقش کلیدی در سلامت و بیماری ایفا می‌کنند. اکنون، تیمی بین‌المللی با استفاده از فناوری‌های پیشرفته، راهی برای درک دقیق این ساختارهای پیچیده یافته است.
چالش درک ساختار DNA
DNA، مولکولی که تقریباً در تمام سلول‌های زنده وجود دارد، به دلیل طول زیاد خود، درون سلول دچار پیچ و تاب و گره‌خوردگی می‌شود. در شرایط طبیعی، آنزیم‌های سلولی این فرآیند را کنترل می‌کنند، اما هرگونه اختلال در این مکانیزم می‌تواند فعالیت سلولی را مختل کرده و زمینه‌ساز بیماری‌هایی نظیر سرطان و اختلالات عصبی شود. برای درک دقیق این پیچیدگی‌ها و یافتن درمان بیماری‌های بزرگ، دانشمندان نیاز دارند ساختار و شکل دقیق گره‌ها و درهم‌تنیدگی‌های DNA را بشناسند. روش‌های آزمایشگاهی موجود برای بررسی این ساختارها، زمان‌بر و پرزحمت است.
پیشرفت فناورانه: خودکارسازی تحلیل DNA
اکنون یک تیم بین‌المللی به رهبری دانشگاه شفیلد در بریتانیا، این فرآیند را خودکار کرده است. با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، نرم‌افزارهای پیشرفته و هوش مصنوعی، پژوهشگران قادر شده‌اند مسیر مولکول‌های DNA را ترسیم کرده و آنها را با دقت نانومتری اندازه‌گیری کنند. این مطالعه با عنوان «Quantifying complexity in DNA structures with high resolution Atomic Force Microscopy» در نشریه معتبر Nature Communications منتشر شده است.
آلیس پاینه، استاد بیوفیزیک دانشگاه شفیلد و سرپرست این تحقیق می‌گوید: «برای نخستین بار توانستیم ساختار مولکول‌های DNA پیچیده سلولی را با دقت نانومتری تعیین کنیم. با توسعه ابزارهای پیشرفته تحلیل تصویر، کاری که پیش‌تر ساعت‌ها طول می‌کشید اکنون در عرض چند ثانیه انجام می‌شود.»
این پیشرفت به دانشمندان امکان می‌دهد فرآیندهای طبیعی و غیرطبیعی سلولی مانند تکثیر DNA و تأثیر ساختارهای پیچیده بر تعامل پروتئین‌ها با ژنوم را بررسی کنند. این اطلاعات برای هدف‌گیری آنزیم‌هایی مانند توپویرازها که گره‌های DNA را باز می‌کنند، حیاتی است.
جزئیات روش جدید
شان کالومز از مدرسه علوم مولکولی دانشگاه گلاسگو و یکی از نویسندگان مقاله، توضیح داد: «DNA مولکول بسیار بلندی است و همانند یک رشته بلند، در سلول‌ها دچار گره‌خوردگی می‌شود. برای مطالعه فرآیندهایی که منجر به گره‌خوردگی DNA می‌شوند و عملکرد توپویرازها در رفع آن، باید دقیقاً نحوه گره‌خوردگی را تعیین کنیم.»
در این تحقیق، هر نقطه تقاطع DNA مشخص می‌شود و امکان تشخیص اینکه کدام بخش از DNA بالای بخش دیگر قرار دارد، وجود دارد. این قابلیت حتی امکان تمایز بین یک گره و تصویر آینه‌ای آن را فراهم می‌کند.
میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)
میکروسکوپ نیروی اتمی با استفاده از یک پروب بسیار کوچک به طور فیزیکی سطح نمونه را اندازه‌گیری می‌کند، برخلاف میکروسکوپ‌های نوری یا الکترونی که از نور یا الکترون استفاده می‌کنند. این ویژگی، AFM را برای تحلیل در مقیاس نانومتر مناسب می‌سازد.
همکاری بین‌المللی و چشم‌انداز آینده
دوشان راچکو از مؤسسه پلیمر آکادمی علوم اسلواکی که در این مطالعه همکاری داشته گفت: «با توسعه مدل‌های پیشرفته، می‌توانیم هزاران ساختار مولکولی ایجاد کنیم تا چارچوب‌های هوش مصنوعی آینده را آموزش دهیم و به درک دقیق‌تر توپولوژی و ساختارهای پیچیده DNA نزدیک شویم.»
این پژوهش نتیجه همکاری بین‌المللی دانشمندان شش دانشگاه و مؤسسه تحقیقاتی از بریتانیا، اسلواکی و فرانسه است. آلیس پاینه و همکارانش با تأکید بر اهمیت این دستاورد، به بررسی پیامدهای زیستی گره‌ها و پیچیدگی‌های DNA و کاربرد آنها در پژوهش‌های دارویی و درمان بیماری‌های ژنتیکی پرداختند.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
زمان انتشار:
۰۸:۳۰ - ۱۴۰۴/۰۶/۰۶