SOFTWARE MODELLER – MODELAGEM POR HOMOLOGIA

 

Sobre MODELLER


O software é usado para homologia ou modelagem comparativa de estruturas tridimensionais de proteínas (1,2). O usuário fornece um alinhamento de uma seqüência a ser modelada com estruturas relacionadas conhecidas e MODELLER calcula automaticamente um modelo contendo todos os átomos não-hidrogênio. MODELLER implementa modelagem comparativa de estrutura protéica por meio da satisfação de restrições espaciais (3,4) e pode realizar muitas tarefas adicionais, incluindo modelagem de novo de loops em estruturas de proteínas, otimização de vários modelos de estrutura proteica em relação a uma função objetiva definida flexivelmente Alinhamento múltiplo de sequências de proteínas e / ou estruturas, agrupamento, pesquisa de bases de dados de sequências, comparação de estruturas de proteínas, etc. MODELLER está disponível para download na maioria dos sistemas Unix / Linux, Windows e Mac.

Várias interfaces gráficas para MODELLER estão comercialmente disponíveis . Há também muitos outros recursos e pessoas usando o Modeller em interfaces gráficas ou da web ou outras estruturas.

  1. B. Webb, A. Sali. Modelagem Comparativa de Estrutura Protéica Usando o Modeller. Current Protocols in Bioinformatics 54, John Wiley & Sons, Inc., 5.6.1-5.6.37, 2016.
  2. MA Marti-Renom, A. Stuart, A. Fiser, R. Sánchez, F. Melo, A. Sali. Modelagem comparativa da estrutura protéica de genes e genomas. Annu Rev. Biophys. Biomol Struct. 29, 291-325, 2000.
  3. A. Sali e TL Blundell. modelagem de proteína comparativa pela satisfação de restrições espaciais. J. Mol. Biol. 234, 779-815, 1993.
  4. A. Fiser, RK Do e A. Sali. Modelagem de alças em estruturas de proteínas, Protein Science 9. 1753-1773, 2000.

A versão atual do Modeller é 9.21 , lançada em 11 de dezembro de 2018. Atualmente, o Modeller é mantido por Ben Webb .

 

 

 

 

 

Fonte: https://salilab.org/modeller/

CELLO – Automação de design de circuitos genéticos.

Circuito de programação para biologia sintética

À medida que as técnicas de biologia sintética se tornam mais poderosas, os pesquisadores estão antecipando um futuro em que o projeto de circuitos biológicos será semelhante ao projeto de circuitos integrados em eletrônica. Nielsen et al. descreve o que é essencialmente uma linguagem de programação para projetar circuitos computacionais em células vivas. Os circuitos gerados nos plasmídeos expressos em Escherichia coli requeriam isolamento cuidadoso de seu contexto genético, mas funcionavam primariamente conforme especificado. Os circuitos poderiam, por exemplo, regular as funções celulares em resposta a múltiplos sinais ambientais. Tal estratégia pode facilitar o desenvolvimento de circuitos mais complexos por engenharia genética.

 

 

http://www.cellocad.org

Resumo estruturado

INTRODUÇÃO

As células respondem ao ambiente, tomam decisões, constroem estruturas e coordenam tarefas. Subjacentes a esses processos estão operações computacionais realizadas por redes de proteínas reguladoras que integram sinais e controlam o tempo de expressão gênica. Aproveitar essa capacidade é fundamental para projetos de biotecnologia que exigem tomada de decisões, controle, detecção ou organização espacial. Foi demonstrado que as células podem ser programadas usando circuitos genéticos sintéticos compostos de reguladores organizados para gerar uma operação desejada. No entanto, a construção de circuitos simples é demorada e pouco confiável.

JUSTIFICATIVA

A automação de projeto eletrônico (EDA) foi desenvolvida para auxiliar os engenheiros no projeto de eletrônicos baseados em semicondutores. Em um esforço para acelerar o projeto de circuitos genéticos, aplicamos princípios da EDA para permitir o aumento da complexidade do circuito e simplificar a incorporação da regulação gênica sintética em projetos de engenharia genética. Usamos a linguagem de descrição de hardware Verilog para permitir que um usuário descreva uma função de circuito. O usuário também especifica os sensores, os atuadores e o “arquivo de restrições do usuário” (UCF), que define o organismo, a tecnologia do gate e as condições operacionais válidas. Violoncelo ( www.cellocad.org) usa essa informação para projetar automaticamente uma seqüência de DNA que codifica o circuito desejado. Isso é feito por meio de um conjunto de algoritmos que analisam o texto Verilog, criam o diagrama de circuito, atribuem portas, equilibram restrições para construir o DNA e simulam o desempenho.

RESULTADOS

O violoncelo desenha circuitos desenhando uma biblioteca de portas lógicas booleanas. Aqui, a tecnologia de gate consiste de lógica NOT / NOR baseada em repressores. A conexão do gate é simplificada definindo os sinais de entrada e saída como fluxos de RNA polimerase (RNAP). Descobrimos que os portões precisam ser isolados de seu contexto genético para funcionar de forma confiável no contexto de diferentes circuitos. Cada porta é isolada usando terminadores fortes para bloquear o vazamento de RNAP, e a permutabilidade de entrada é melhorada usando ribozimas e espaçadores de promotores. Essas peças são variadas para cada porta para evitar quebras devido à recombinação. Medir a carga de cada porta e incorporar isso nos algoritmos de otimização reduz ainda mais a pressão evolutiva.

O violoncelo foi aplicado ao projeto de 60 circuitos para Escherichia coli , onde a função do circuito foi especificada usando o código Verilog e transformada em uma seqüência de DNA. As sequências de DNA foram construídas conforme especificado sem ajuste adicional, exigindo 880.000 pares de bases de montagem de DNA. Destes, 45 circuitos foram executados corretamente em cada estado de saída (até 10 reguladores e 55 partes). Em todos os circuitos, 92% dos 412 estados de saída funcionaram como previsto.

CONCLUSÃO

Nosso trabalho constitui uma linguagem de descrição de hardware para programação de células vivas. Isso exigiu o codesenvolvimento de algoritmos de design com portas que são suficientemente simples e robustas para serem conectadas por algoritmos automatizados. Demonstramos que os princípios de engenharia podem ser aplicados para identificar e suprimir erros que complicam as composições de sistemas maiores. Essa abordagem leva a uma genética altamente repetitiva e modular, em contraste com a codificação de redes regulatórias naturais. O uso de uma linguagem independente de hardware e a criação de UCFs adicionais permitirão que um único design seja transformado em DNA para diferentes organismos, terminais genéticos, condições de operação e tecnologias de gate.

 

 

Programação genética usando violoncelo.

Um usuário especifica a função de circuito desejada no código Verilog, e isso é transformado em uma sequência de DNA. Um circuito de exemplo é mostrado (0xF6); as curvas vermelha e azul são estados de saída preditos para populações de células, e as distribuições de preto sólido são dados de citometria de fluxo experimental. As saídas são mostradas para todas as combinações de estados do sensor; sinais de mais e menos indicam a presença ou ausência de sinal de entrada. RBS, local de ligao ao ribossoma; RPU, unidade promotora relativa; YFP, proteína fluorescente amarela

.Fig. 1 Visão geral do violoncelo.

A ) Usuários de violoncelo escrevem código Verilog e selecionam ou carregam sensores e um UCF. Com base no design do Verilog, uma tabela de verdade é construída a partir da qual um diagrama de circuito é sintetizado. Reguladores são atribuídos a partir de uma biblioteca para cada porta (cada cor é um repressor diferente). O desenho combinatório é então usado para concatenar partes em uma sequência de DNA linear. O SBOL Visual ( 101 ) é usado para os símbolos das peças. Flechas levantadas são promotores, círculos em hastes são isolantes de ribozimas, hemisférios são ERBs, setas grandes são seqüências codificadoras de proteínas e “T” s são terminadores. As cores das peças correspondem aos portões físicos. ( B) A especificação física para a UCF Eco1C1G1T1. O circuito e os sensores são inseridos em um plasmídeo; o outro plasmídeo contém o promotor de saída do circuito, que pode ser usado para dirigir a expressão de uma proteína fluorescente ou outro atuador. Ambos os plasmídeos devem estar presentes na cepa especificada para que o projeto seja válido.

 

Fig. 2 Atribuição de portões genéticos ao diagrama de circuito.

A ) Um conjunto de quatro portas baseadas em diferentes repressores (cores) conectados em várias permutações para construir diferentes funções de circuito. As entradas (A, B e C) são promotores de entrada do sensor; o promotor de saída do circuito (X) controla o gene de atuação. ( B ) As formas das funções de resposta da porta determinam se elas podem ser conectadas funcionalmente. O portão laranja (PhlF) tem um grande alcance dinâmico (linhas tracejadas) que atravessa o limiar do portão roxo (BetI). No entanto, na ordem inversa, os portões não se conectam funcionalmente. ( C) As relações combinatórias dos repressores da biblioteca de portas isoladas são mostradas nas posições a montante (porta A) e a jusante (porta B). A escala de cores à direita indica a mudança relativa (normalizada), calculada como a faixa máxima de saída que pode ser alcançada conectando a porta A ao gate B. Os números indicam diferentes RBSs. Os gráficos da esquerda e da direita mostram quando a porta A regula a posição 1 e a posição 2, respectivamente. Portões que são excluídos da posição 2 por causa do roadblock são mostrados em preto (fig. S9). ( D ) A probabilidade de encontrar um circuito funcional versus o número de portas lógicas. A probabilidade de um circuito funcional é definida como a probabilidade de uma atribuição aleatória passar na análise do limiar de entrada (fig. S31) e não possuir combinações de roadblocking. ( E) A convergência do algoritmo de atribuição de porta de recozimento simulado (fig. S28). Inserções de gráfico de barras: as barras pretas devem estar LIGADAS; as barras cinzas devem estar DESLIGADAS; o eixo y é a saída no RPU em uma escala de log e o eixo x é o estado de entrada (da esquerda para a direita: 000, 001, 010, 011, 110, 101, 110, 111). A pontuação do circuito ( S ) é definida como a razão entre o estado ON previsto mais baixo e o estado OFF previsto mais alto (fig. S26 e eq. S2). Um exemplo de pesquisa é mostrado para o diagrama de circuito nas inserções; as cores correspondem aos repressores atribuídos a cada porta ( Fig. 3B ).

Entradas correspondem à ausência ou presença de IPTG 1 mM (direita – / +) e aTc (2 ng / ml; esquerda – / +) ( 84 ). (B ) As arquiteturas dos portões isolados. Algumas portas têm várias versões com diferentes seqüências RBS. As seqüências de DNA do gate são fornecidas na tabela S8. ( C ) Um exemplo de uma função de resposta para uma porta NOT baseada no repressor PhlF. A mudança no limite para os três RBSs é mostrada. Os dados para todas as portas isoladas são mostrados na fig. S4 ( D ) O impacto de cada porta no crescimento celular como uma função da sua atividade de promotor de entrada. O crescimento celular foi medido como OD 600 e normalizada pelo crescimento do controlo não indutor de 6 horas após a indução ( 84 ). Os quatro portais que reduziram o crescimento em> 20% estão indicados. Barras de erro são um SD de crescimento celular normalizado [ eixo y em (D)] e a mediana [eixo y em (A) e (C); eixo x em (C) e (D)] para três experiências independentes realizadas no mesmo dia.

 

Continua em: http://science.sciencemag.org/content/352/6281/aac7341

http://www.howto-things.com

“Habitats Compartilhados” – Entre outras coias buscam desenvolver práticas artísticas contemporâneas com ênfase na troca mútua entre atores em um ambiente compartilhado. Esses atores incluem artistas emergentes e estabelecidos, designers, educadores, cientistas e pensadores de várias disciplinas, em ambientes que abrangem universidades, laboratórios, o cubo branco, o cubo verde e espaços cinematográficos, bem como outros locais, trabalhando com organismos vivos, objetos e sites específicos para o trabalho que está sendo desenvolvido.

Seguindo o conceito de vivência de Jakob von Uexküll baseado no indivíduo Umwelt (1926), trabalharemos na idéia de comunicação que se desdobra através da interação entre arte, tecnologias da informação e biotecnologias em um ambiente compartilhado. A interação proposta garantirá nosso foco em processos de baixo para cima que apóiem ​​atividades de auto-organização e permitam que artistas e leigos aprendam uns com os outros.

Este projeto visa fazer coisas com os outros (DIWO) e aprender uns com os outros: queremos saber como nossos colegas entendem a vida e como eles usam a matéria viva em suas práticas. Também queremos criar um conhecimento decente em um ambiente multidisciplinar, incluindo artes, ciências e engenharia. Portanto, agendamos três residências de um mês para nossos participantes: em Roskilde (DK), Stavanger (NO) e na Letônia rural. Entre as residências, teremos uma série de oficinas pop-up, seminários, um festival e uma exposição para a troca de discursos atualizados em artes e política.

O projeto foi iniciado pela Universidade Bauhaus de Weimar, em colaboração com a Institutio Media. É apoiado pelo Ponto de Cultura Nórdico.

Nanotecnologia ganha espaço nas micro e pequenas empresas brasileiras

Roupas que combatem a celulite, cápsulas que hidratam a pele. Essas e outras novidades chegam ao mercado brasileiro entre uma série de produtos criados a partir da nanotecnologia, que é a pesquisa e manipulação de moléculas e átomos para cirar novos materiais. De acordo com o Serviço Brasileiro de Apoio às Micro e Pequenas Empresas (Sebrae), há cerca de 100 empreendimentos com esse perfil no país. O estado de Santa Catarina lidera com 25 empresas com essa especialização.

O gerente de Acesso à Inovação e Tecnologia do Sebrae, Célio Cabral, explica que mesmo com os altos custos, riscos e retornos de longo prazo que envolvem esse tipo de negócio, o número de empresas com base tecnológica tem crescido exponencialmente. “Porque é um diferencial competitivo, sobretudo, em um momento de crise, em que as condições econômicas são cada vez mais difíceis no acesso ao mercado. O risco é maior, mas a possibilidade de retorno é grande”, comenta.

“Esse empreendedor, via de regra, não tem perfil empresarial, é um cientista. Então é fundamental que ele busque se capacitar em gestão empresarial, entender que empresa é muito diferente de laboratório, entender de gestão financeira, de pessoas, linhas de acesso a mercado, linhas de acesso à financiamento”, disse Cabral ao lembrar que o próprio Sebraeoferece um portfólio de serviços para esse tipo de empreendimento, como assessoria, consultoria, capacitação e recursos de até R$ 125 mil não reembolsáveis para projetos de inovação.

A nanotecnologia foi incluída no Plano Plurianual (PPA) do governo federal de 2000-2003 e ganhou programa específico a partir do PPA seguinte. Até o ano passado, o Brasil respondia por menos de 0,1% da produção mundial do setor.

Formada em Farmácia, a catarinense Betina Giehl Zanetti Ramos dedicou o mestrado e o doutorado ao tema da nanotecnologia. A vida acadêmica seria o caminho mais previsível, mas ela decidiu ousar e transformar teoria em prática. Em 2009, criou a Nanovetores, uma incubadora de insumos nanotecnológicos, em Santa Catarina. “Depois que terminei essa etapa de formação, arrisquei em algo que apostava que teria uma potencialidade de boa aplicação”, conta ela, que chama a nanotecnologia de nova revolução industrial: “porque ela quebra muitos paradigmas em vários setores”.

Precursora no ramo de encapsulação (processo em que um ou mais ingredientes são revestidos por uma cápsula), a empresa trouxe para o mercado de cosméticos algumas novidades, como as cápsulas que, ao serem ingeridas, hidratam a pele. “A encapsulação evita possíveis efeitos adversos, que muitas vezes produtos em formato líquido apresentam, e melhora a estabilidade e a eficácia dos cosméticos”, conta.

Segundo Betina, a experiência em administração e empreendedorismo do marido, Ricardo Henrique Ramos, foi crucial para o sucesso da Nanovetores, que hoje tem 25 funcionários e cinco distribuidores internacionais. No ano passado, o faturamento fechou em cerca de R$ 2,5 milhões, R$ 1 milhão a mais do que em 2013. Mas não foi fácil. Os primeiros dois anos foram dedicados à comprovação clínica de eficácia e segurança dos produtos. “A nanotecnologia é ainda muito recente, exige grande bagagem teórica de conhecimento e há uma lacuna muito grande entre a pesquisa que se faz na universidade e a produção desse material industrialmente”, comentou Betina.

O mercado de cosméticos ficou pequeno para o casal, que decidiu expandir para o setor têxtil. A tecnologia inédita no Brasil ajudou a criar roupas com propriedades antibacterianas, com aroma, que ajudam a relaxar a musculatura e combater a celulite e a flacidez.

Para as empresas interessadas em entrar para este universo, Betina aconselha: “Temos um mercado gigantesco para abranger, mas é importante que todo o novo fornecedor dessa tecnologia tenha consciência de que tipo de produto está levando para o mercado, que requer controle e abordagem criteriosa”.

Empresa voltada para o segmento farmacêutico, em São Paulo, a Nonotimize desenvolve, entre outros produtos, micro e nano encapsulamento de princípios ativos que melhoram o desempenho de remédios. “O principal objetivo é reduzir o número de doses que o paciente vai administrar para facilitar a terapia e a adesão a tratamentos mais complicados”, conta o diretor-executivo da empresa, José Martins.

O pesquisador acredita que o principal desafio para o sucesso desse tipo de empreendimento é conseguir transformar um produto de laboratório em mercadoria de larga escala e avaliar a viabilidade econômica. “Existe um conjunto de produtos que tecnicamente pode ser desenvolvido, mas muitas vezes não compensa que se agregue tecnologia”, destaca. “Via de regra, esse produto é desenvolvido em laboratório e durante o processo de escalonamento encontra barreiras e muitas vezes não consegue chegar de fato ao mercado”.

A falta de regulação sobre o desenvolvimento da nanotecnologia é outro problema, ressalta. “Não existem ainda regras claras que possam dar segurança suficiente para que as empresas realizem os investimentos e consigam incorporá-los na tecnologia. Há um gargalo regulatório a ser vencido”.

Em 2014, o Brasil integrou o programa NanoReg, um projeto de pesquisa com foco na regulamentação em nanotecnologia, proposto por um consórcio de mais de 50 instituições do mundo todo, entre empresas, universidades, institutos de pesquisa, institutos de metrologia e órgãos de governo, com financiamento da União Europeia. Dentre os objetivos do projeto está o de disponibilizar aos legisladores um conjunto de ferramentas para avaliação de risco e instrumentos de tomada de decisão, a curto e médio prazo. Outra meta é desenvolver e estabelecer uma estreita colaboração entre governos e indústria para a gestão adequada dos riscos e criar a base para abordagens comuns, conjuntos de dados mutuamente aceitáveis e práticas de gestão de risco.

Em 2012, O Ministério de Ciência Tecnologia e Inovação criou o Sistema Nacional de Laboratórios em Nanotecnologias (SisNANO), uma rede de laboratórios com o objetivo de fornecer infra-estrutura e suporte acessíveis a pesquisadores, empresas e órgãos públicos de todo o país para o desenvolvimento e inovação em nanociências e nanotecnologias.

Fonte: http://info.abril.com.br/noticias/ciencia/2015/06/nanotecnologia-ganha-espaco-nas-micro-e-pequenas-empresas-brasileiras.shtml   Editor Denise Griesinger

Encontro de Bionegócios Amazonas – França

 

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No dia 12 de setembro de 2013, Manaus sedia o Encontro de Bionegócios Amazonas – França. O evento objetiva estimular a interação entre empresas e instituições de pesquisa e inovação do Amazonas e da França, na área de biotecnologia aplicada à produção de fármacos, cosméticos e alimentos, visando contribuir para o crescimento do setor no Estado.