aalto1 untyped-item.component.html
RNA-origamirakenteiden laskostumisen hallinta
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Science |
Bachelor's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
Language
fi
Pages
26
Series
Abstract
Kandidaatintyö käsittelee RNA-molekyylien ko-transkriptionaalista laskostumista kolmiulotteisiksi nanomittakaavan origamirakenteiksi sekä tämän prosessin hallintaan kehitettyjä laskennallisia menetelmiä. Työn tavoitteena on selvittää, miten RNA-origamirakenteiden laskostumista voidaan suunnitella ja ohjata algoritmisesti. Työ rajautuu RNA-molekyylin rakenteeseen ja laskostumisen hallinnan laskennallisiin ja algoritmisiin menetelmiin eikä käsittele laboratoriosynteesin prosessia.
Työ on tieteelliseen kirjallisuuteen perustuva katsaus. Tarkastelun kohteena ovat RNA-origamit, laskostumisen haasteet sekä niiden ratkaisemiseen kehitetyt algoritmit ja ohjelmistot.
Ko-transkriptionaalinen laskostuminen tekee RNA:sta houkuttelevan rakennusmateriaalin nanoteknologiaan, sillä se mahdollistaa nanorakenteiden valmistuksen solun sisällä. Laskostuessaan kolmiulotteisiin muotoihin, molekyyli altistuu kineettisille loukuille ja polymeraasiloukuille, joissa rakenne juuttuu pysyvästi epätoivottuun tilaan. Näitä haasteita voidaan hallita graafiteoreettisilla menetelmillä. Jos lopullisen rakenteen kehikkomalli esitetään matemaattisena graafina, RNA-juoste voidaan syvyyshaun avulla reitittää siten, että pinnisilmukkaparit sulkeutuvat oikeassa järjestyksessä ja polymeraasiloukuilta vältytään. Xuong-virityspuun hyödyntäminen reitityksessä puolestaan minimoi tarvittavien pinnisilmukkaparien määrän, mikä vähentää ristikkäisen sitoutumisen riskiä. Emässekvenssin suunnittelussa keskeinen työkalu on NUPACK, joka optimoi nukleotidijärjestyksen termodynaamisen analyysin pohjalta. Suunnitteluprosessin automatisointiin pyrkivät ohjelmistopaketit ROAD, PyFuRNAce ja DNAforge yhdistävät reitityksen, sekvenssisuunnittelun ja kolmiulotteisen mallinnuksen samaan työnkulkuun.
RNA-nanoteknologia on edelleen kehitysvaiheessa. Laskostumisen ennustaminen luonnollisessa soluympäristössä on vaikeaa, ja RNA-molekyylin kemiallinen epävakaus asettaa rajoja käytännön sovelluksille. Suunnittelualgoritmien ja simulointimenetelmien kehittyminen sekä kasvava ymmärrys ko-transkriptionaalisen laskostumisen kinetiikasta luovat kuitenkin toivoa toimivien RNA-nanolaitteiden kehittämiselle lääketieteen tarpeisiin.