http://www.oreilly.com/biocoder/
Dann nach Preisgabe meiner Email Addresse in die neueste Ausgabe des o.g. BioCoder Magazins geschaut:
- A Programming Language for Biology 5
Cataloging Strains: Isolation and Identification of Invasive Fungi on Citrus limon 7
From Student Protest to DNA Synthesizer 17
Open qPCR: Open Source Real-Time PCR and DNA Diagnostics 23
Other Selves: An Artistic Study of the Human Microbiome 29
iGEM’s First Giant Jamboree 35
A Simple Data Acquisition and Plotting System for Low-Cost Experimentation 41
DIY Paper Microfluidics 59
#ScienceHack SynBio Hack-a-Thon 67
Community Announcements 77
Es scheint auch moderne Biotechnologie langsam in den eigenen vier Wänden möglich zu werden.
Die Kästen "Der kleine Gentechniker" , "Die kleine Bioinformatikerin" oder das "DNS Analyse Lernpaket" rücken näher!
Wie einige vielleicht schon im Biologieunterricht gelernt hatten, befindet sich in unseren Zellkernen die DNS, ein grosses Molekül, entlang dessen es eine Folge von vierIt’s about biology as it moves from research labs into startup incubators, hacker spaces, and even homes. It’s about a very old programming language that we’re just beginning to understand, and that’s written in a code made up of organic chemicals.
verschiedenen Basen gibt: A C T G, jeweils drei davon bilden eine logische Einheit,
so dass man hier eine sehr lange Folge von jeweils einem aus 4^3=64 möglichen Codewörtern vorliegen hat.
Die DNS ist grob so etwas wie das Flash ROM eines Computers, welches sein Betriebssystem enthält.
Im Falle der DNS resultiert die gespeicherte Information zunächst in einer RNA Kopie, die dann aus den Zellkern in das normale Zellinnere wandert und dann dort
als Steuercode für den Aufbau von Eiweissmolekülen verwendet wird.
Das ist ein erstaunlicher Mechanismus, weil eine eindimensionale Sequenz (DNS Teilsequenz) letztlich eine dreidimensionale Struktur (Eiweissmolekül) erzeugt.
Eiweisse sind Ketten von Aminosäuren. Eine Aminosäure ist chemisch so etwas wie ein Eisenbahnwagon. Vorne und hinten eine Kupplung, so dass man ganz viele davon zu einem Güterzug formen kann. Verschiedene Aminosäuren haben einen unterschiedlichen Aufbau, so wie es Personenwagons, Kühlwagons, Viehwagons, Flüssig- oder Gastbehälterwagons, oder gar Wagons mit Kränen oder einer kleinen Werkstatt daruf gibt.
Ähnlich ist es auch mit den rund 20 Aminosäuren, die von den meisten Lebewesen auf diesem Planeten verwendet werden.
Da wären die Aufbauten auf den "Wagons" zudem ggf. noch mit starken elektrischen Ladungen versehen, so dass wenn man den "Zug" loslassen würde, sich dieser zu einem grossen Wollknäul aufwickeln würde - genau das passiert bei den Aminosäureketten, den Eiweissen, der Vorgang nennt sich Proteinfaltung.
Erstaunlicherweise ist die entstandene Form teils chemisch besonders beschaffen, so dass Bereiche des geformten Proteins eine Art chemisches Messer oder eine Kupplung bilden können. Eiweisse mit solchen chemischen Funktionen nennt man Enzyme.
Das ist vermutlich alles grob vereinfacht, aber letztlich codieren die DNS Sequenzen Baustoffe und kleine chemische Maschinen.
Die Analogien zu einem Computer sind erstaunlich.
Von den oben genannten 64 möglichen Codewörtern kodieren die meisten eine Aminosäure, aber es gibt auch Codewörter, die das Ablesen der DNS und Umsetzen in RNS durch die körpereigenen Ribosome steuern.
Für Details: http://de.wikipedia.org/wiki/Genetischer_Code
Kurzum: Unsere Zellkerne enthalten eine Art Flash ROM mit Tonnen an Information, aus der Bausteine und kleine chemische Maschinen generiert werden, die letztlich Grundlage unsers Stoffwechsels sind.
Was man üblicherweise von Gentechnik liest geht eher in die Richtung, dass man durch Einbringung von speziell präparierter DNA Bakterien dazu bringen will, einen interessanten Stoff zu produzieren, wie z.B. Insulin, oder halt direkt in die "Zellprogramme" eingreifen will, um die Eigenschaften von Lebewesen zu verändern.
Eher seltener liest man von Versuchen, diesen massiv parallel arbeitenden organischen Computer zum Berechnen zu verwenden: http://de.wikipedia.org/wiki/DNA-Computer
Rein praktisch findet das alles in den Laboren von Forschungsinstituten und Firmenstatt.
Zum einen wegen der benötigten Kenntnisse, zum anderen schlicht wegen der teuren Maschinen.
Wenn man mit DNA arbeitet, muss man in der Lage sein, zum einen eine DNA Probe zu analysieren.
Dabei wird zunächst durch ein Verfahren namens "PCR" http://de.wikipedia.org/wiki/Polymerase-Kettenreaktion, die DNA verstärkt, d.h. es wird eine interessante Teilsequenz der DNA kopiert.
Dafür gibt es spezielle Maschinen und Chemikalien, die dafür sorgen, dass am Schluss viele Moleküle vorhanden sind, mit der gleichen Teilsequenz.
Das kann man in Analysemaschine geben, die automatisch die Sequenz bestimmen, wozu chemisch-physikalische Methoden, als auch statitische Verfahren zum Zusammenpuzzeln dienen.
Siehe http://en.wikipedia.org/wiki/DNA_sequencer
Interssant ist die Tabelle unten:
http://en.wikipedia.org/wiki/DNA_sequencer#Comparison
Die Preise für die Chemikalien und die Maschinen nehmen ab.
Offenbar kann man einen RasbPi auch als Steuercomputer für den eigenen Sequencer nehmen.
Die Software wird seit wenigstens 15 Jahren schon massiv in OpenSource Methodik entwickelt.
Hatte ich schon erwähnt das Ribosomen die zelleigenen "3D Drucker" sind? :-)
Jedenfalls schon erstaunlich und immer weniger abwegig, dass diese Technologien jetzt auch für ambitionierte Privatleute möglich werden.
Grüsse,
Marc
