Математическая модель анализа вибрационного поведения ДНК и использования резонансной частоты ДНК для геномной инженерии.

NATURE.COM от 26 февраля 2020 г. (научные отчеты) - Мобин Марви, Маджид Гадири

Инженерный факультет, механический факультет, Международный университет им. Хомейни, Казвин, а / я 34149-16818, Иран

Аннотация

Молекула ДНК является самой развитой и самой сложной молекулой, созданной природой. Основная роль ДНК в медицине - долговременное хранение генетической информации. Генетическая модификация является одной из наиболее важных задач, стоящих перед учеными. С другой стороны, говорят, что под воздействием акустических, электромагнитных и скалярных волн генетический код ДНК может быть прочитан или переписан. В этой статье наиболее точная и всеобъемлющая динамическая модель будет представлена ​​для ДНК. Каждая из двух нитей моделируется изогнутой изогнутой балкой, а затем, удваивая эти две пряди с пружинами, рассмотрим прочность водородных связей между этими двумя нитями. Балки традиционно представляют собой описания элементов конструкции машиностроения или здания. Тем не менее, любая структура, такая как автомобильные автомобильные рамы, авиационные компоненты, Каркасы машин и другие механические или конструкционные системы содержат балочные конструкции, которые предназначены для переноса боковых нагрузок, анализируются аналогично. Кроме того, в этой модели также учитываются масса нуклеиновых оснований в структуре ДНК, влияние жидкости, окружающей ДНК (нуклеоплазма), и влияние изменений температуры. Наконец, путем выведения определяющих уравнений из метода принципа Гамильтона и решения этих уравнений с помощью обобщенного дифференциально-квадратурного метода (GDQM), частота и форма моды ДНК получены впервые. В конце подтверждается проверка полученных результатов от решения основных уравнений математической модели по сравнению с результатами, полученными с помощью программного обеспечения COMSOL. С помощью этих результатов, представлена ​​концептуальная идея борьбы с раком с использованием резонансной частоты ДНК. Эта идея будет представлена, чтобы остановить синтез белка раковой клетки и модифицировать последовательность ДНК и генетические манипуляции с клеткой. С другой стороны, с помощью представленной модели ДНК и получения частоты ДНК экспериментальные исследования воздействия волн на ДНК, такие как фантомный эффект или телепортация ДНК, также могут быть изучены с научной и точной точек зрения.

Введение

Дезоксирибонуклеиновая кислота, более известная как ДНК, представляет собой развитую молекулу, которая содержит генетический код организмов. Каждое живое существо имеет ДНК в своих клетках. Это важно для наследования, кодирования белков и генетического руководства для жизни и ее процессов. ДНК содержит инструкции для процессов развития организма, каждой клетки, размножения и, в конечном итоге, гибели. За последние десятилетия были предложены эмпирические дискуссии для модификации генов в ДНК. Эти изменения много обсуждались в медицинской области, поскольку они опирались на такие приложения, как лечение, предотвращение развития рака или прорезывание органа (например, зуба). С другой стороны, следует отметить, что только 3% емкости ДНК рассматривается в медицинских областях. В последние два десятилетия российские ученые подняли тему «волновой геном», в которой говорится, что 97% других ДНК не только неприменимы, но и играют более важную роль; потому что на ДНК могут воздействовать акустические, электромагнитные и скалярные волны. Под воздействием этих волн генетический код может быть прочитан или переписан. Еще одно утверждение российских ученых заключается в том, что ДНК - это биологическая сеть, которая связывает всех людей. Что касается впечатлительности ДНК от частоты волны, было проведено много экспериментальных исследований, которые открыли новое направление в науке, названное волновым геномом. Константин Мейл адаптировал скалярные волны, описанные Николой Теслой, к биологии и предложил связь между скалярными волнами и ДНК потому что на ДНК могут воздействовать акустические, электромагнитные и скалярные волны. Под воздействием этих волн генетический код может быть прочитан или переписан. Грег Брэддон и его коллеги в 3 экспериментах исследовали впечатлительность ДНК от человеческих эмоций 2 . Рейн и Маккрати изучали влияние музыки на ДНК 3 , 4 , 5 . Другое исследование было проведено о влиянии звуковых волн на синтез и гены хризантемы 6 . Петр Гаряев и его исследовательская группа доказали, что ДНК можно перепрограммировать словами и используя правильные резонансные частоты ДНК 7 , 8 . Российский квантовый биолог Попонин попытался доказать, что ДНК человека оказывает прямое влияние на физический мир, используя некоторые эксперименты 9, Кроме того, он обнаружил, что наша ДНК может вызывать нарушения в вакууме, создавая намагниченные микроскопические червоточины 10 . Лауреат Нобелевской премии ученый Люк Монтанье, известный своим исследованием ВИЧ и СПИДа, утверждает, что продемонстрировал, что ДНК может генерироваться путем телепортации посредством квантового импринта, а также показал, что ДНК испускает электромагнитные сигналы, которые телепортируют ДНК в другие места, такие как молекулы воды.

О математическом моделировании ДНК были предложены три выдающиеся математические модели для описания ДНК. Наиболее известной представленной моделью является модель 13 PBD (Peyrard-Bishop-Dauxois) , хотя эта модель была обновлена ​​различными исследователями 14 , 15 , 16 , 17 , 18 , модели, представленные в этих исследованиях, обычно имеют по меньшей мере три существенных недостатка. например, быть дискретным, не находиться вне плоскости, не быть спиральным и не учитывать положение нуклеиновых оснований . Примеры модели PBD приведены на рис. 1 . Другая модель - модель стержня, которая смотрит на ДНК в большем масштабе 19 , 20., 21 , со значительными слабыми сторонами, в том числе отсутствие внимания к нуклеотидных позиций и водородной связи, а также с учетом ДНК с одной нити (рис. 2 ). Существует еще одна модель, называемая SIDD (вызванная стрессом дестабилизация дуплекса ДНК), которая является полностью математической и применяется в области молекулярной динамики 22 , 23 . Указанные модели были в основном предназначены для исследования вибрации ДНК, и существует несколько моделей, доступных в других областях, таких как энтропийная эластичность ДНК 24 и изгиб ДНК 25 , 26, Балка - это конструктивный элемент, который в основном противостоит нагрузкам, прикладываемым в поперечном направлении к оси балки. Его способ отклонения - прежде всего изгиб. Теория балок Тимошенко принимает во внимание эффекты деформации сдвига и вращательного изгиба для описания поведения толстых балок. С другой стороны, все предыдущие исследования, связанные с вибрациями изогнутых балок, фокусируются на вибрации вне плоскости изогнутых балок (с линейными координатами) и не изучают вибрации вне плоскости изогнутых балок. AYT Leung является единственным эталоном, полученным из определяющих уравнений для спиральной балки с прямоугольным поперечным сечением с предварительным поворотом.

В соответствии с приведенным выше содержанием, основанным на необходимости анализа вибрации ДНК и слабых сторон ранее предложенных моделей, необходимость проведения этого исследования становится более очевидной. Динамическая модель, представленная здесь для ДНК, была названа GMDM (модель ДНК Ghadiri Marvi), она обеспечивается соединением двух плоских нано-изогнутых балок с пружиной и демпфером. Каждый из пучков является моделью для одной из двух цепей ДНК (сахарофосфатный остов). Кроме того, пружина и демпфер являются моделью для водородных связей между азотсодержащими нуклеооснованиями. Эффекты нуклеиновых оснований (цитозин, гуанин, аденин и тимин) также учитываются с учетом их массы (рис. 3).). Кроме того, эффекты ДНК окружающей жидкости (нуклеоплазмы) были применены с использованием уравнений Навье-Стокса. Эффекты изменения температуры на ДНК также применяются к уравнениям с внешней работой. Наконец, используя соотношения всех эффектов, упомянутых выше, и используя принцип Гамильтона, уравнения ДНК будут извлечены.

Следует отметить, что с помощью теории нелокальности были учтены эффекты размера. Решая эти уравнения, естественная частота ДНК будет получена впервые. Численный метод может решить уравнения, полученные из принципа Гамильтона. Обобщенный дифференциально-квадратурный метод (GDQM) является одним из наиболее численных методов, которые можно использовать для решения дифференциальных уравнений.

Идея, поднятая в этом исследовании, заключается в том, что если на ДНК влияют такие же частоты волн, как и собственная частота ДНК, то возникает резонанс, и ДНК вибрирует с колебаниями большой амплитуды. При многих встряхиваниях нити ДНК поднимаются и опускаются, и в этот момент нуклеобаза в нуклеотиде одной из нитей ДНК устанавливает водородную связь с нуклеооснованиями ниже или выше, и нуклеобаза выравнивается на других цепях ДНК. Этот механизм и идея, которые схематически представлены на рис. 4 , могут вызвать дезорганизацию в последовательности ДНК, и, наконец, с помощью фермента рестрикции (эндонуклеазы) ДНК в раковых клетках теряет способность к биосинтезу белков и рак контролируется так же, как технология CRISPR / CAS9.

.... (сложная часть статьи с кучей формул)... вся статья здесь -

Вывод

Представленное исследование ДНК является наиболее точной динамической моделью, которая получила название GMDM. Эта модель обеспечивается соединением двух плоских нано-изогнутых балок с пружиной и демпфером. Каждый из пучков представляет собой модель для одной из двух цепей ДНК, а также пружина и демпфер - модель для водородных связей между азотсодержащими нуклеиновыми основаниями. Впервые исследованы колебания ДНК и собственная частота ДНК с учетом термического влияния, массы нуклеиновых оснований и влияния жидкости на ГМДМ. Эти эффекты были применены с использованием уравнений типа Навье Стокса в принципе Гамильтона. При решении этих уравнений методом GDQM естественная частота ДНК будет получена впервые. Новизна этой модели заключается в следующем:

- Находясь вне плоскости, спираль с изгибом и искривлением

- Быть непрерывной моделью

- Учитывая влияние массы и вязкоупругости нуклеоплазмы

- Учитывая последствия повышения температуры

- Учитывая положение нуклеиновых оснований.

Поскольку поглощение энергии нуклеоплазмой очень незначительно, можно сделать вывод, что во время резонанса диапазон колебаний амплитуды ДНК очень велик и при сильных колебаниях и использовании рестрикционного фермента последовательность ДНК может быть дезорганизована, а ДНК в раковых клетках теряет способность к протеинизации и, следовательно, таким образом можно контролировать рак.

Подпись автора

Информационный перенос частот веществ, важные ссылки - ПУТЕВОДИТЕЛЬ
Калькуляторы пересчета в частоту высылаю по запросу в личку (после первых результатов)