Метод поляризационного картирования

Ученые Физико-технического института Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. разработали метод поляризационного картирования для изображения структуры молекул ДНК биологических объектов, в том числе вирусов. Его применение позволит облегчить восприятие информации и формировать банки с признаками мутаций.

Отметим, что молекула ДНК содержит в себе всю генетическую информацию о любом организме, его строении, функциях и особенностях. Изучение механизмов, регулирующих активность ДНК, является одной из главных задач молекулярной биологии и генетики.

Ученые Политеха в своем исследовании рассматривали первичную структуру молекул ДНК разных вирусов с целью создания специального метода и поддерживающих его алгоритмов и компьютерных программ для визуального представления особенностей генетического кода выбранных образцов и его изменений, обусловленных мутациями. Разработанный подход использует оптические методы формирования отображения и отличается чувствительностью к малым изменениям. Таким образом, образцы, различающиеся на доли процента, дают визуально различимые изображения.

Авторы исследования: доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой «Физика» ФТИ Дмитрий Зимняков и кандидат физико-математических наук, доцент этой же кафедры Марина Алонова.

«Применяя этот метод и специальное программное обеспечение, можно синтезировать уникальное изображение, соответствующее определенной последовательности нуклеотидов в молекулах ДНК – генетическому коду рассматриваемого вируса или другого объекта. Сравнение получаемых изображений позволяет говорить о высокой чувствительности такого подхода, то есть образцы, где из нескольких тысяч нуклеотидов отличаются единицы, формируют заметно отличные изображения», – рассказывает Марина Алонова.

Особенностью метода является то, что с помощью него возможно будет автоматически обрабатывать и генерировать отображения структуры молекул ДНК, соответствующих различным мутациям биологических объектов. Последовательность нуклеотидов в ДНК для исследователей будет отображаться в виде картинки, а не, например, страницы текста со специфичной для каждого вируса генетической информацией. Разработанный подход будет также способствовать формированию банков уникальных идентификаторов мутаций.

Мутации вирусов могут приводить к появлению новых вариантов, которые лучше приспособлены к окружающей среде, быстрее передаются и не поддаются назначаемым лекарственным препаратам. Изучение таких мутаций позволяет совершенствовать вакцины и снижать число осложнений при заболевании.