| رویکردهای جبری و مدلسازی ریاضی در طراحی توالیهای DNA با هدف آموزش زیستشناسی |
| کد مقاله : 1032-5THBIOEC |
| نویسندگان |
|
آرزو صوفی کرباسکی *1، مهدی رضائی بهرمند2 1عضو هیات علمی 2وزارت آموزش و پرورش |
| چکیده مقاله |
| طراحی توالیهای DNA با ویژگیهای کنترلشده یکی از چالشهای مهم در پژوهشها و آموزش زیستشناسی مولکولی است. این موضوع نهتنها در پیشبرد تحقیقات مرتبط با ریزآرایهها، ذخیرهسازی اطلاعات زیستی و محاسبات مبتنی بر DNA نقش دارد، بلکه فرصتی ارزشمند برای آموزش مفاهیم میانرشتهای فراهم میکند. هدف این پژوهش بررسی کارآمدی استفاده از ساختارهای جبری در تولید مجموعههایی منظم و مقاوم به خطا از توالیهای DNA و ارائه روشی قابلفهم برای آموزش دانشجویان علاقهمند به زیستشناسی محاسباتی است. در این مطالعه، از حلقه Z4+wZ4 بهعنوان چارچوب ریاضی برای ساخت کدهای DNA استفاده شده و یک نگاشت معرفی میشود که عناصر این حلقه را به توالیهای دو نوکلئوتیدی تبدیل میکند. ویژگی کلیدی این نگاشت، حفظ فاصله است؛ یعنی اختلاف میان عناصر جبری دقیقاً به فاصله میان توالیهای DNAی حاصل منتقل میشود. این ویژگی امکان تولید خانوادههای جدیدی از کدهای DNA را فراهم میسازد که علاوه بر داشتن حداقل فاصله مناسب، تحت دو قید زیستی مهم ـ وارونگی و وارونگیِ مکمل ـ نیز بسته باقی میمانند. نتایج نشان میدهد بخشی از کدهای تولیدشده از نظر کیفیت و اندازه بهتر از نمونههای گزارششده در پژوهشهای پیشین هستند. این یافتهها بیانگر آن است که استفاده از ساختارهای جبری میتواند رویکردی کارآمد برای آموزش و توسعه مفاهیم نوین در محاسبات زیستی و طراحی توالیهای DNA باشد. |
| کلیدواژه ها |
| کدهای DNA، ساختارهای جبری، مدلسازی ریاضی، زیستشناسی محاسباتی، آموزش زیستشناسی. |
| وضعیت: پذیرفته شده برای ارائه شفاهی |