Hitre metode za diagnozo bakterijskih okužb so nujno potrebne za zmanjšanje neprimerne uporabe antibiotikov, kar prispeva k protimikrobni odpornosti. V mnogih hitrih diagnostičnih metodah se oligonukleotidne sonde DNA, pritrjene na površino, vežejo na specifična nukleotidna zaporedja v DNA ciljnega patogena. Običajno se vsaka sonda veže na eno ciljno zaporedje; vezava tarča-sonda je monovalentna. Tu z uporabo računalniških simulacij dokazujemo, da je mogoče občutljivost in specifičnost odkrivanja izboljšati z zasnovo sond, ki se multivalentno vežejo na celotno dolžino genomske DNA patogena, tako da se določena sonda veže na več mest vzdolž ciljne DNA. Naši rezultati kažejo, da lahko multivalentno ciljanje dolgih kosov genomske DNA omogoči zelo občutljivo in selektivno vezavo ciljne DNA, četudi konkurenčna DNA v vzorcu vsebuje tudi vezavna mesta za enaka sonde sond. Naši rezultati so zanesljivi do blage razdrobljenosti genoma bakterij. Naši zaključki so lahko pomembni tudi za odkrivanje DNK na drugih področjih, kot so širša diagnostika bolezni, ravnanje z okoljem in varnost hrane.
COBISS.SI-ID: 23106326
Interakcija med biološko membrano in njenim okoljem je zapleten proces, saj vključuje večvalentno vezavo med parom ligand / receptor, ki se lahko samoorganizira v obližih. Vsak opis specifične vezave biomolekul na membrane mora upoštevati ključne značilnosti multivalentne vezave, in sicer njeno edinstveno sposobnost ostre diskriminacije med visoko in nizko gostoto receptorjev (superselektivnost), pa tudi učinek bočne gibljivosti membranskih membran. vezani receptorji v gruči ob vezavi. Tukaj predstavljamo eksperimentalni modelni sistem, ki nam omogoča sistematično primerjavo učinkov multivalentnih interakcij na tekoče in nepremične površine. Ključna značilnost našega modelnega sistema je, da nam omogoča nadzor kemije površine membrane, lastnosti večvalentnega veziva in afinitete vezave. Ugotovili smo, da multivalentne sonde ohranijo svoje superselektivno vezno vezanje na fluidnih vmesnikih. Podprti s numeričnimi simulacijami dokazujemo, da se kot posledica združevanja receptorjev superselektivna vezava izboljša in premakne na nižje gostote receptorjev na vmesnikih tekočin. Da bi naše ugotovitve prevedli v preprosto, napovedno orodje, predlagamo analitični model, ki omogoča hitre napovedi, kako na superselektivno vezno vedenje vpliva gibljivost lateralnega receptorja v odvisnosti od fizikalno-kemijskih lastnosti večvalentne sonde. Verjamemo, da bo naš model, ki zajema ključne fizikalne mehanizme, na katerih temelji večvalentna vezava na biološke membrane, močno olajšal racionalno zasnovo nanosond za superselektivno ciljanje celic.
COBISS.SI-ID: 22368534
Čeprav v prosti energiji genoma, ki se zapakira v virus, prevladujejo interakcije DNA-DNA, urejanje DNA znotraj kapside temelji na elastičnosti, kar kaže na splošne rešitve z DNA, organizirano v domene, podobne tuljavam. Z analitičnimi izračuni in računalniškimi simulacijami dolgega elastičnega filamenta, omejenega na sferično posodo, pokažemo, da osnovno stanje ni en sam tuljav, kot smo domnevali do zdaj, temveč urejevalni mozaik več homogeno urejenih domen. Pri nizkih gostotah opazimo koncentrične tuljave, pri višjih pa se pojavijo druge morfologije, ki spominjajo na topološke povezave. O svojih rezultatih razpravljamo v kontekstu kovinskih žic, virusne DNA in fleksibilnih polimerov.
COBISS.SI-ID: 22938390
V zadnjem desetletju so se pojavili grobozrnati nukleotidni modeli, ki nam omogočajo preučevanje DNA in RNA na časovnih in dolžinskih lestvicah brez primere. Med njimi je oxDNA, grobozrnat, za zaporedje specifičen model, ki zajema hibridizacijski prehod DNA in številne strukturne lastnosti eno- in dvoverižne DNA. oxDNA je bila prej na voljo samo kot samostojna programska oprema, zdaj pa je bila uvedena v priljubljeno kodo molekularne dinamike LAMMPS. Ta članek opisuje novo izvedbo in analizira njeno vzporedno delovanje. Predstavljene so praktične aplikacije, ki se osredotočajo na enoverižno DNA, področje raziskav, ki je bilo do zdaj premalo raziskano. LAMMPS izvedba oxDNA znatno zniža vstopno oviro za uporabo modela oxDNA, olajša prihodnji razvoj kode in povezovanje z obstoječo funkcionalnostjo LAMMPS ter drugimi grobozrnatimi in atomističnimi modeli DNA.
COBISS.SI-ID: 22374678
Biološke membrane običajno vsebujejo veliko različnih komponent, razpršenih v majhnih koncentracijah v glavni membranski fazi, vključno z beljakovinami, sladkorji in lipidi z različnimi geometrijskimi lastnostmi. Večina teh komponent ne veže tovora. Tu dokazujemo, da so takšne "inertne" komponente lahko ključne za natančen nadzor trgovine z navzkrižno membrano. Z uporabo statističnega mehaničnega modela in simulacij molekularne dinamike dokazujemo, da prisotnost komponent inertne membrane majhnih izotropnih ukrivljenosti dramatično vpliva na endocitozo tovora, tudi če celotna spontana ukrivljenost takšne membrane ostane nespremenjena. Ukrivljeni lipidi, kot je holesterol, pa tudi asimetrično vključeni proteini in privezani sladkorji lahko zato aktivno sodelujejo pri nadzoru prometa z nanoskopskim tovorom z membrano. Ugotovili smo, da lahko tudi nizko izražen izraz ukrivljenih komponent inertne membrane lahko določi selektivnost membrane glede na velikost tovora in se lahko uporablja za selektivno ciljanje membran določene sestave. Naši rezultati kažejo na trdno in splošno metodo nadzora prometa s tovorom s prilagajanjem sestave membrane, ne da bi morali spreminjati koncentracijo receptorjev ali povprečno ukrivljenost membrane. Ta študija kaže, da se lahko celice pripravijo na kakršen koli dogodek trgovine z vključitvijo ukrivljenih inertnih komponent v kateri koli membranski listič. N večkomponentne membrane
COBISS.SI-ID: 22373910