Could MATLAB help to cure HIV?

• Autorzy: Marciniak A. , Kloska S. , Bujnowski D. , Badloe V. , Abbondanzieri E. , Ganji M.

Warianty tytułu

PL

Czy MATLAB może pomóc wyleczyć HIV?

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The human immunodeficiency virus (HIV) is a virus that causes HIV infection and can lead to acquired immunodeficiency syndrome (AIDS). HIV infects cells of the immune system – especially those, which are responsible for the activation of immune response. Every year a huge amount of people die due to diseases that would not be fatal if their immune system was working properly. Scientists from every country want to create an effective drug that helps to cure the infection and prevent development of AIDS. It is necessary to learn everything about HIV to create a drug that will help to save a lot of lives. There is a lot of information discovered by now but also there are some things that remain unknown and should be revealed. One of the most important enzymes for HIV is reverse transcriptase (RT). Thanks to this enzyme virus can re-write its genetic material from RNA (ribonucleic acid) to more stable cDNA (complementary DNA). Finding out the requirements for proper work of RT will help to block and stop the enzyme. A good way to study RT is to observe it under a laser microscope. Laser microscope allows observing single molecules. It is possible to see how RT works with different lengths of DNA (deoxyribonucleic acid) constructs and how does obstacles effect the activity of RT. Results from microscope observations can be analysed using MATLAB software. Special scripts are necessary to analyse binding events and how long they last.

PL

Infekcja wywołana ludzkim wirusem niedoboru odporności (HIV) może prowadzić do zespołu nabytego niedoboru odporności (AIDS). Wirus HIV infekuje komórki układu odpornościowego – zwłaszcza te, które odpowiedzialne są za aktywację odpowiedzi immunologicznej. Każdego roku wiele osób umiera z powodu chorób, które w wypadku prawidłowego działania układu odpornościowego nie byłyby śmiertelne. Aktualnie naukowcy próbują opracować skuteczny lek, który pomoże leczyć infekcję wirusem HIV i będzie zapobiegać rozwojowi AIDS. Aby to osiągnąć konieczne jest jak najlepsze poznanie cząsteczki wirusa HIV i sposobu jego działania. Do dnia dzisiejszego odkryto wiele informacji o wirusie HIV, jednak wiele jego właściwości pozostaje nieznane. Jednym z niezbędnych enzymów wirusa HIV jest odwrotna transkryptaza (RT). Dzięki temu enzymowi wirus może przepisać swój materiał genetyczny z RNA na bardziej stabilne cDNA (ang. complementary DNA). Poznanie warunków, w których działa odwrotna transkryptaza pomoże zablokować jej aktywność. Dobrym sposobem na poznanie tego enzymu jest jego obserwacja pod mikroskopem laserowym. Mikroskop laserowy umożliwia obserwację pojedynczych cząstek. Możliwa staje się obserwacja reakcji RT z konstruktami DNA o różnej długości. Wyniki otrzymane z obserwacji pod mikroskopem mogą być analizowane za pomocą programu MATLAB. W tym celu konieczne jest napisanie odpowiednich skryptów, które pozwolą na dokładną analizę aktywności odwrotnej transkryptazy.

Słowa kluczowe

EN

HIV; reverse transcriptase; FRET; MATLAB calculations

PL

HIV; odwrotna transkryptaza; FRET; obliczenia w MATLABie

• Wydawca: Wydawnictwa Uczelniane Politechniki Bydgoskiej im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Telekomunikacja i Elektronika / Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 19
• Strony: 5--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Marciniak A.

• Nicolaus Copernicus University Ludwik Rydygier Collegium Medicum in Bydgoszcz, Department of Medicine, Faculty of Biotechnology, ul. Jagiellońska 13-15, 85-067 Bydgoszcz, Poland

autor

Kloska S.

• Nicolaus Copernicus University Ludwik Rydygier Collegium Medicum in Bydgoszcz, Department of Medicine, Faculty of Biotechnology, ul. Jagiellońska 13-15, 85-067 Bydgoszcz, Poland

autor

Bujnowski D.

• UTP University of Science and Technology, Faculty of Telecommunications, Computer Science and Electrical Engineering, al. Prof. S. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz, Poland

autor

Badloe V.

• Delft University of Technology, Department of Bionanoscience, Postbus 5, 2600 AA Delft, the Netherlands

autor

Abbondanzieri E.

• Delft University of Technology, Department of Bionanoscience, Postbus 5, 2600 AA Delft, the Netherlands

autor

Ganji M.

• Delft University of Technology, Department of Bionanoscience, Postbus 5, 2600 AA Delft, the Netherlands

Bibliografia

• [1] Hu W.S., Hughes S.H., 2012. HIV-1 reverse transcription, Cold Spring Harb Perspect Med. 2, 1-22.
• [2] Johnson G.T., Goodsell D.S., Autin L., Forli S., Sanner M.F., Olson A.J., 2014. 3D molecular models of whole HIV-1 virions generated with cellPACK., Faraday Discuss. 169, 23-44.
• [3] Abbondanzieri E.A., Bokinsky G., Rausch J.W., Zhang J.X., Le Grice F.J., Zhuang X., 2009. Dynamic binding orientations direct activity of HIV reverse transcriptase, Cancer. 453, 184-189.
• [4] Stone D.M., Mihalusova M., O’Connor M.C., Prathapam R., Collins K., Zhuang X., 2007. Stepwise protein-mediated RNA folding directs assembly of telomerase ribonucleoprotein, Nature. 446, 458-461.
• [5] Murray J.M., Kelleher A.D., Cooper D.A., 2011. Timing of the components of the HIV life cycle in productively infected CD4+ T cells in a population of HIVinfected individuals., J. Virol. 85, 10798-10805.
• [6] WHO - HIV Department, Global summary of the AIDS epidemic, (2014). http://www.who.int/hiv/data/epi_core_july2015.png?ua=1.
• [7] Das K., Arnold E., 2013. HIV-1 reverse transcriptase and antiviral drug resistance. Part 1., Curr. Opin. Virol. 3 (2013) 111-118.
• [8] Das K., Arnold E. HIV-1 reverse transcriptase and antiviral drug resistance. Part 2., Curr. Opin. Virol. 3, 119-128.
• [9] Myong S., Bruno M.M., Pyle M.A., Ha T., 2007. pring-Loaded Mechanism of DNA Unwinding by Heptitis C Virus NS3 Helicase, Science. 317, 513-516.
• [10] Kupfer S.S., Torres J.B., Hooker S., Anderson J.R., Skol A.D., Ellis N.A., et al., 2009. Novel single nucleotide polymorphism associations with colorectal cancer on chromosome 8q24 in African and European Americans., Carcinogenesis. 30, 1353-1357.
• [11] Bio-Imaging Unit, FRET, (n.d.) http://www.ncl.ac.uk/bioimaging/techniques/fret/.
• [12] Diamandis E.P., Christopoulos T.K., 1991. The biotin-(strept)avidin system: Principles and applications in biotechnology, Clin. Chem. 37, 625-636.
• [13] Frampas E., Rousseau C., Bodet-Milin C., Barbet J., Chatal J.-F., Kraeber-Bodéré F., 2013. Improvement of radioimmunotherapy using pretargeting., Front. Oncol. 3, 159.
• [14] ImageJ. http://imagej.nih.gov/ij/.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).