Design of prototype 3D DNA structures to evaluate biological damage, using Monte Carlo simulations

Ionizing radiation (IR) is used in a variety of medical procedures for both therapeutic and diagnostic purposes. When employed as a treatment method, in radiotherapy, the main aim is to eradicate cancerous cells while exposing healthy tissues to the least amount of radiation. It is crucial in order...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Σκύρλα, Μαρία
Other Authors: Skyrla, Maria
Language:English
Published: 2023
Subjects:
Online Access:https://hdl.handle.net/10889/25221
id nemertes-10889-25221
record_format dspace
spelling nemertes-10889-252212023-06-29T03:57:43Z Design of prototype 3D DNA structures to evaluate biological damage, using Monte Carlo simulations Σχεδιασμός πρωτότυπων τρισδιάστατων δομών DNA για την αξιολόγηση βιολογικών βλαβών με τη χρήση Monte Carlo προσομοιώσεων Σκύρλα, Μαρία Skyrla, Maria Monte Carlo simulation DNA modeling Ionizing radiation Biological damage Ιονίζουσα ακτινοβολία Μοντελοποίηση της έλικας του DNA Ionizing radiation (IR) is used in a variety of medical procedures for both therapeutic and diagnostic purposes. When employed as a treatment method, in radiotherapy, the main aim is to eradicate cancerous cells while exposing healthy tissues to the least amount of radiation. It is crucial in order to reach this goal, to precisely forecast the effects of the interaction of IR with biological matter. Additionally, the scientific community has made significant efforts to comprehend the response mechanisms started and generally involved in IR-induced DNA damage. This thesis presents a summary of the physics and biology behind the interaction of the DNA molecule with the ionizing radiation. The purpose of this study is the formation of a more realistic DNA structure. The modeling of the DNA helix and afterword a part of a bacterial DNA has been developed with the aid of the 3D modeling software SketchUp. Consequently, the bacterial DNA is imported to IDDRRA (DNA Damage Response to Ionizing RAdiation). A software that incorporates in one single framework the design of DNA molecules, the Monte Carlo simulation of the irradiation of the molecule and the analysis of simulation results. Η ιονίζουσα ακτινοβολία (IR) χρησιμοποιείται σε μια ποικιλία ιατρικών διαδικασιών τόσο για θεραπευτικούς όσο και για διαγνωστικούς σκοπούς. Όταν χρησιμοποιείται ως μέθοδος θεραπείας, στην ακτινοθεραπεία, ο κύριος στόχος είναι η εξάλειψη των καρκινικών κυττάρων, ενώ οι υγιείς ιστοί εκτίθενται στη μικρότερη δυνατή ποσότητα ακτινοβολίας. Για την επίτευξη αυτού του στόχου, είναι ζωτικής σημασίας η ακριβής πρόβλεψη των αποτελεσμάτων της αλληλεπίδρασης της ιοντίζουσας ακτινοβολίας με την έμβια ύλη. Επιπλέον, η επιστημονική κοινότητα έχει καταβάλει σημαντικές προσπάθειες για να κατανοήσει τους μηχανισμούς επιδιόρθωσης που αναγνωρίζουν και επιδιορθώνουν τη βλάβη του DNA που προκαλείται από την ιοντίζουσα ακτινοβολία. Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζεται μια περίληψη της φυσικής και της βιολογίας πίσω από την αλληλεπίδραση του μορίου του DNA με την ιοντίζουσα ακτινοβολία. Σκοπός της μελέτης αυτής είναι ο σχηματισμός μιας πιο ρεαλιστικής δομής του DNA. Η μοντελοποίηση της έλικας του DNA και εν συνεχεία τμήματος βακτηριακού DNA αναπτύχθηκε με τη βοήθεια του λογισμικού τρισδιάστατης μοντελοποίησης SketchUp. Ακόμη, στα πλαίσια της παρούσας διατριβής το βακτηριακό DNA εισάγεται στο πρόγραμμα IDDRRA (DNA Damage Response to Ionizing RAdiation). Ένα λογισμικό που πραγματοποιεί το σχεδιασμό μορίων DNA, την Monte Carlo προσομοίωση της ακτινοβόλησης του μορίου και την ανάλυση των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης. 2023-06-28T07:04:25Z 2023-06-28T07:04:25Z 2023-05-10 https://hdl.handle.net/10889/25221 en application/pdf
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Monte Carlo simulation
DNA modeling
Ionizing radiation
Biological damage
Ιονίζουσα ακτινοβολία
Μοντελοποίηση της έλικας του DNA
spellingShingle Monte Carlo simulation
DNA modeling
Ionizing radiation
Biological damage
Ιονίζουσα ακτινοβολία
Μοντελοποίηση της έλικας του DNA
Σκύρλα, Μαρία
Design of prototype 3D DNA structures to evaluate biological damage, using Monte Carlo simulations
description Ionizing radiation (IR) is used in a variety of medical procedures for both therapeutic and diagnostic purposes. When employed as a treatment method, in radiotherapy, the main aim is to eradicate cancerous cells while exposing healthy tissues to the least amount of radiation. It is crucial in order to reach this goal, to precisely forecast the effects of the interaction of IR with biological matter. Additionally, the scientific community has made significant efforts to comprehend the response mechanisms started and generally involved in IR-induced DNA damage. This thesis presents a summary of the physics and biology behind the interaction of the DNA molecule with the ionizing radiation. The purpose of this study is the formation of a more realistic DNA structure. The modeling of the DNA helix and afterword a part of a bacterial DNA has been developed with the aid of the 3D modeling software SketchUp. Consequently, the bacterial DNA is imported to IDDRRA (DNA Damage Response to Ionizing RAdiation). A software that incorporates in one single framework the design of DNA molecules, the Monte Carlo simulation of the irradiation of the molecule and the analysis of simulation results.
author2 Skyrla, Maria
author_facet Skyrla, Maria
Σκύρλα, Μαρία
author Σκύρλα, Μαρία
author_sort Σκύρλα, Μαρία
title Design of prototype 3D DNA structures to evaluate biological damage, using Monte Carlo simulations
title_short Design of prototype 3D DNA structures to evaluate biological damage, using Monte Carlo simulations
title_full Design of prototype 3D DNA structures to evaluate biological damage, using Monte Carlo simulations
title_fullStr Design of prototype 3D DNA structures to evaluate biological damage, using Monte Carlo simulations
title_full_unstemmed Design of prototype 3D DNA structures to evaluate biological damage, using Monte Carlo simulations
title_sort design of prototype 3d dna structures to evaluate biological damage, using monte carlo simulations
publishDate 2023
url https://hdl.handle.net/10889/25221
work_keys_str_mv AT skyrlamaria designofprototype3ddnastructurestoevaluatebiologicaldamageusingmontecarlosimulations
AT skyrlamaria schediasmosprōtotypōntrisdiastatōndomōndnagiatēnaxiologēsēbiologikōnblabōnmetēchrēsēmontecarloprosomoiōseōn
_version_ 1771297268690845696