Μελέτη των θερμικών ανοιγμάτων της διπλής έλικας του DNA με προσομοιώσεις Monte Carlo

• Κύριος συγγραφέας: Hawke, Laurence George Δημοσθένης
• Άλλοι συγγραφείς: Καλόσακας, Γεώργιος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2012
• Θέματα: Θερμικά ανοίγματα; Προσομοιώσεις; DNA; Thermal openings; Monte Carlo; Simulations; 572.33

Η παρούσα εργασία μελετά τα θερμικά ανοίγματα της διπλής έλικας του βιοπολυμερούς DNA χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις Monte Carlo σε θερμοκρασία 310 K. Οι υπολογισμοί βασίζονται στο φαινομενολογικό μοντέλο των Peyrand, Bishop και Dauxois καθώς και στον αλγόριθμο των Metropolis et al. Το πρώτο κεφάλαιο της εργασίας αφιερώνεται σε γενικές πληροφορίες γύρω από την δομή και τις λειτουργίες του γεννετικού υλικού. Επιπλέον περιέχει πληροφορίες γύρω από την μεταγραφή του DNA στα προκαρυωτικά κύτταρα. Επειδή σκοπός της εργασίας είναι η διερεύνηση της συσχέτισης μεταξύ μεγάλων θερμικών ανοιγμάτων και θέσεων του βακτηριακού DNA που εμφανίζουν βιολογική λειτουργία (σημεία πρόσδεσης της RNA-πολυμεράσης και διαφόρων βοηθητικών μεταγραφικών παραγόντων) σε διάφορους υποκινητές οπερονίων του βακτηρίου της E.coli, γίνεται μια πιο λεπτομερής συζήτηση για τον τρόπο με τον οποίο τα οπερόνια αυτά επιτυγχάνουν τον έλεγχο της εκφρασής τους. Το δεύτερο κεφάλαιο αναφέρεται στο θεωρητικό υπόβαθρο της εργασίας. Γίνεται μια εκτεταμένη συζήτηση γύρω από τις προσομοιώσεις Monte Carlo και πιο συγκεκριμένα του κριτηρίου των Metropolis et al. Στο ίδιο κεφάλαιο γίνεται παρουσίαση του μοντέλου των Peyrand, Bishop και Dauxois. Στο μοντέλο αυτό η δυναμική ενέργεια του συστήματος αποτελείται από δυο όρους. Ο ένας αναφέρεται στην αλληλεπίδραση μεταξύ των βάσεων ενός ζεύγους βάσης, ενώ ο άλλος στην αλληλεπίδραση μεταξύ των γειτονικών ζευγών βάσεων εξαιτίας της επικάλυψης των π μοριακών τροχιακών κάθε ζεύγους. Το μοντέλο επικεντρώνεται στον πιο προφανή βαθμό ελευθερίας του συστήματος: τη θερμικά ευαίσθητη (εξαιτίας των δεσμών υδρογόνου) απομάκρυνση μεταξύ των βάσεων ενός ζεύγους βάσης. Το τρίτο κεφάλαιο συγκροτείται από τα αποτελέσματα των υπολογισμών και τον σχολιασμό τους. Αρχικά παρουσιάζονται αποτελέσματα για απλούστερα συστήματα ταλαντωτών που αποτελούν οριακές περιπτώσεις του μοντέλου που περιγράφει το πρόβλημα των ανοιγμάτων της διπλής έλικας του DNA, όπως τα συστήματα των μονοδιάστατων ασύνδετων και συνδεδεμένων αρμονικών ταλαντωτών και το μονοδιάστατο σύστημα ανεξάρτητων ταλαντωτών Morse. Ακόμη παρουσιάζονται αποτελέσματα προσομοιώσεων σε τυχαίες αλληλουχίες DNA που δεν σχετίζονται με κανέναν υποκινητή. Το κύριο μέρος του κεφαλαίου αυτού αφιερώνεται στην παράθεση και στον σχολιασμό των αποτελεσμάτων των προσομοιώσεων για τους υποκινητές των τεσσάρων οπερονίων του βακτηρίου E.coli που εξετάστηκαν: της λακτόζης, της τρυπτοφάνης, της γαλακτόζης και της πρωτείνης recA. Επίσης εξετάζονται και οι υποκινητές των γονιδίων AdMLP και AAV P5 αδενοιών. Στο τελευταίο κεφάλαιο της εργασίας αυτής παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που εξήχθησαν.