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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/407| Optimización de sondas en autómatas moleculares para el diagnóstico y tratamiento de la fibrosis quística Probe optimization in molecular automaton for diagnostic and treatment of cystic fibrosis | |
| Víctor Manuel Cervantes Salido | |
| Israel Marck Martinez Perez | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Cómputo biomolecular,Optimización de sondas,Simulación estocástica,Autómatas moleculares | |
| El cómputo biomolecular es un área interdisciplinaria que tiene como finalidad laconstrucción de dispositivos moleculares en base a concentraciones de moléculas orgánicasque ante un estímulo externo se auto-ensamblen y se organicen de manera programaday lógica como respuesta a ese estímulo. Una de las aplicaciones potenciales deesta área es en medicina molecular, principalmente en el diagnóstico y tratamiento deenfermedades a nivel molecular. En este trabajo se diseñan mecanismos de sensadobasados en ADN que sean capaces de identificar la presencia de mutaciones genéticasen moléculas de ARN. Dichos mecanismos se utilizan como complejo de diagnóstico enun modelo que implementa autómatas moleculares conocidos como gen computacional.Como aplicación hipotética, se eligió la enfermedad de la fibrosis quística producidapor la mutación ?F508, y de esta manera, se propone un mecanismo teórico parael diagnóstico y tratamiento de dicha enfermedad. El problema se plantea como unproblema de optimización multi-objetivo, en donde se desea minimizar una serie defunciones de energía que entran en conflicto con el tamaño de los mecanismos prepuestos,satisfaciendo al mismo tiempo un conjunto de restricciones ambientales tales comoel nivel de pH y la temperatura de incubación. La optimización se realiza utilizandometa-heurísticas, específicamente mediante el uso de algoritmos genéticos. No obstante,debido a las características del problema, fue necesario diseñar un cromosoma especialque permitiera la representación de estructuras secundarias en moléculas de ADN yARN. De igual manera, se proponen nuevos operadores de cruzamiento y de mutacióncompatibles con esta representación. El desempeño de los complejos se verifica por mediode un ambiente simulado in silico utilizando métodos Monte Carlo, específicamenteel algoritmo de Gillespie. Pensando en una futura aplicación de los diseños, se generarondos modelos de simulación, un modelo termodinámico de diagnóstico encargadode medir la especificidad y sensibilidad de los complejos, y un modelo de diagnóstico ytratamiento con el cual se simula el comportamiento del gen computacional. Biomolecular computing is an interdisciplinary field whose purpose is to build moleculardevices based on concentrations of organic molecules, which at an external stimulusthey self-assemble and organize in a planned and logical way in response to thatstimulus. One potential application of this area is in molecular medicine, particularlyin diagnosis and treatment of diseases at molecular level. In this thesis a DNA-basedsensing mechanism capable of identifying the presence of mutated genetic transcriptsis designed. The proposed mechanism will be used as a diagnostic complex for a molecularautomaton known as computational gene. As a hypothetical application, thecystic fibrosis ?F508 gene mutation is studied, and thus a theoretical mechanism fordiagnosis and treatment of such disease is generated. The problem is formulated asa multi-objective optimization task, in which different objective functions such as theGibbs free energy and the length of DNA complexes are in conflict. The optimizationis performed by using meta-heuristics, specifically genetic algorithms. However,due to the nature of the problem, a particular chromosome that allows representationsof DNA and RNA secondary structures is presented. Similarly, operators of mutationand crossover compatible with this representation are proposed. The performance ofcomplexes were tested using simulated environments (in silico) through Monte Carlomethods, specifically the Gillespie algorithm. Thinking of a future implementation ofthe design, two simulation models, a thermodynamic model to measure the diagnosticspecificity and sensitivity of the complex, and a model which simulates the behavior ofthe computational gene are generated. | |
| CICESE | |
| 2013 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Cervantes Salido,V.M.2013.Optimización de sondas en autómatas moleculares para el diagnóstico y tratamiento de la fibrosis quística.Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California.133 pp. | |
| CIENCIA DE LOS ORDENADORES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Ciencias de la Computación |
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