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CaioHenriqueMachado/Computational-Molecular-Evolution

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Evolução molecular computacional


Evolução molecular por meio de simulações computacionais

>Iniciação Ciêntifica (Author: Caio Henrique Machado)


BioTech

License MIT




FEATURES 📖


  • ENTROPY: Measure the level of organization of the molecules.
  • PYPLOT: Method to generate graphs for analysis of molecules.
  • DARWIN'S THEORY OF EVOLUTION: Concept of natural selection.
  • HAMMING DISTANCE: Measure the level of difference between equal molecules.
  • LEVENSHTEIN DISTANCE: Measure the level of difference between different molecules.
  • SELEX: Amplification concept, change and selection.



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ABSTRACT


Respositório usado para documentar pesquisa ciêntifica e dar procedimento aos estudos além de também deixar o código aberto para estudantes ou amantes da biotecnologia e evolução molecular. O desenvolvimento é 'in silico' tentando seguir uma simulação de como as moléculas reagem e evoluem de acordo com o ambiente.O repositório foi dividido em cases para mostrar como as moléculas reagiram para cada caso. Os três primeiros casos foram publicados no artigo ciêntifico e foram mantidos

O caso X foram pesquisas feitas no periodo de 1 ano(2018). Mesmo com a mentalidade de hoje, os valores usados nas variáveis foram mantidas para que fosse preservados os resultados obtidos no artigo científico


OBJECTIVE


Expor moléculas a ambientes e situações e verificar o ciclo de vida.

CONHECIMENTO BÁSICO (BIOLOGIA)

O DNA(Ácido Desoxirribonucleico) é uma molécula presente no núcleo das células, carregando assim a informação genética de cada organismo. Essa molécula é formada por uma fita dupla em forma de espiral que é composta por nucleotídeos.

Estrutura do DNA tem como base três substancias químicas:

  1. Bases Nitrogenadas – Adenina (A), Timina (T), Citosina (C) e Guanina (G) (se RNA, contém Uracila(U) );
  2. Pentose – Um açúcar que apresenta moléculas formadas por cinco átomos de carbono;
  3. Fosfato – um radical de ácido fosfórico.

As ligações entre as bases são sempre (A-T) (C-G). (Se RNA, (A-U) (C-G))


METHODOLOGY


Inicialmente foram usados quatro bases principais para desenvolvimento da pesquisa:

Teoria da informação: presente em todo o dia a dia independente da área o conceito é o mesmo: mensagem, canal e meio. Tomando de exemplo a simulação da evolução que será feita, as mensagens passam a ser os dados das bases nitrogenadas (Adenina, Timina, Citosina e Guanina), o canal a ser transmitido a mensagem seria a replicação da molécula, e assim como em uma mensagem pode conter interferência, a replicação pode conter erros em sua transcrição fazendo com que a replica da molécula não seja exatamente igual a original, esses erros são chamados de mutação.

Evolução Darwinista:

Selex(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment): Baseado em um protocolo desenvolvido pela Joyce (1989) que consiste em ciclos de AMPLIFICAÇÃO, MUTAÇÃO e SELEÇÃO.

Entropia: Método de análise para o nível de ordem de uma massa de dados, neste caso os dados analisados serão as bases nitrogenadas das moléculas.

Distância de Hamming e Levenshtein: Mede a quantidade da diferença entre as moléculas.

Método de Monte Carlo: Usado para reduzir os dados com o minimo de alteração nos dados.

Variáveis usadas:

CICLO: Usado para referenciar a geração de vida das moléculas.

CP(Constant Population): Usado para referenciar o método de Monte Carlo.

AFF(Afinidade): Vai conter a sequência chamada de 'Stop Cóndon', a molécula que é considerada uma molécula afim.

Alfa: Percentual de erro que cada base pode ter.

Beta: Percentual de eficiência que o filtro pode ter.

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