СИСТЕМА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ И ЛИНГВИСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2013 года по МПК G06N3/00 

изобретение относится к системам для моделирования биоинформационных процессов, в том числе творческой интеллектуальной деятельности человека, основой которых является световое (или цветовое) кодирование генетической информации.

Предлагаемая система дает широкую возможность для кодирования информации, т.е. запись генетической информации при помощи определенной системы кодирования может определять лингвистическую, управляющую или другую информацию. Так же возможно использование не только известных нуклеотидных последовательностей уже исследованного генетического материала, но и «теоретических» последовательностей для исследовательских целей.

Такая возможность осуществляется тем, что пары комплементарных или соответствующих источников не имеют жесткого соединения между собой, а имеют дополнительную степень свободы независимого вращения относительно друг друга с возможностью определенного чередования соответствующих источников, способных создать на плоскости свое зеркальное отображение (Фиг.1). Если выбрать направление по часовой стрелке, чередование источников можно расположить в двух вариантах.

В первом случае чередование будет следующим: красный, зеленый, синий, желтый. Во втором: красный, желтый, синий, зеленый.

Создание «зеркальных изомеров» достигается следующим образом. Пара комплементарных источников, соответствующая Гуанин-Цитозин (Г-Ц) - красный - синий цвет, жестко крепится на оси вращающегося вала и совершает вращательное движение вместе с валом. Другая пара Аденин-Тимин (А-Т) - желтый - зеленый цвет жестко крепится с втулкой, шлицы которой входят в зацепление со шлицами вала. Смену положений второй пары относительно первой можно произвести выводом втулки из зацепления при помощи рычага, установленного на муфте, что обеспечит возможность независимого вращения вокруг вала и фиксированное положение, перпендикулярное относительно пары, жестко связанной с валом. Схематично показано на Фиг.2.

Таким образом, достигается требуемое чередование источников, принятых соответствующим нуклеотидам.

Вращение вала с закрепленными на нем источниками может происходить при помощи ручного привода, который может быть дополнен устройствами автоматического регулирования. Четыре источника монохроматического излучения могут быть заменены одним источником, но система тогда должна иметь четыре светофильтра, пропускающих излучения четырех длин волн.

Пример использования заявляемой системы можно показать на принципе генетического и лингвистического кодирования информации, а именно цветового кодирования аминокислотных последовательностей белков или последовательности символов: цифр, букв или других символов. Для демонстрации этой возможности нами использован биологический кодовый словарь.

В таблице 1 показан пример соответствия цветового кода аминокислотам.

Таблица 1 Код Аминокислота Код Аминокислота Код Аминокислота Код Аминокислота к к з глицин к к с глицин к к ж глицин к к к Глицин к ж з аспаргин к ж с аспаргин к ж ж глутамин к ж к Глутамин к с з аланин к с с аланин к с ж аланин к с к Аланин к з з валин к з с валин к з ж валин к з к Валин ж к з серин ж к с серин ж к ж аргинин ж к к Аргинин ж ж з аспарагин ж ж с аспарагин ж ж ж лизин ж ж к Лизин ж с з тирозин ж с с тирозин ж с ж тирозин ж с к Тирозин ж 3 з изолейцин ж 3 с изолейцин ж з ж изолейцин ж з к Метионин с к з аргинин с к с аргинин с к ж аргинин с к к Аргинин с ж з гистидин с ж с гистидин с ж ж глутамин с ж к Глутамин с с з пролин с с с пролин с с ж пролин с с к Пролин с з з лейцин с з с лейцин с з ж лейцин с з к Лейцин з к з цистеин з к с цистеин з к ж Стоп-кодон з к к Триптофан з ж з тирозин з ж с тирозин з ж ж Стоп-кодон з ж к Стоп-кодон з с з серин з с с серин з с ж серин з с к серин з з з фенил-аланин з з с фенил-аланин з з ж лейцин з з к лейцин

Обозначение цвета

красный к Синий с Желтый ж зеленый з

Рассмотрим последовательность нуклеотидов, которая кодирует следующие три аминокислоты: Валин-Аланин-Аргинин.

Им будут соответствовать прямая и комплементарная нуклеотидные последовательности:

ГТЦ ГЦА ЦГА

цаг цгт гцт.

При этом на носителе будет отображена последовательность цветных следов:

к з с к с ж с к ж с ж к с к з к с з

Структурный антипод, регистрируемый на носителе ведомой парой излучателей, также будет отображать две комплементарные цепочки нуклеотидов:

АГТ АТЦ ТАЦ

тца таг атг,

в последовательности цветных следов:

ж к з ж з с з ж с з с ж з ж к ж з к

Согласно кодовому словарю полученные триплеты будут соответствовать последовательности аминокислот: Серии - Изолейцин - Тирозин или согласно таблице 2 последовательности символов: ∗ 3→.

Благодаря созданию дополнительной степени свободы, возникают и большие возможности в создании вариантов ведомой комплементарной цепи, например:

АЦА АТГ ТТГ

тгт тац аац.

Цветная последовательность:

ж с ж ж з к з з к з к з з ж с ж ж с

Что будет соответствовать согласно таблице 1 аминокислотной последовательности: Тирозин-валин-лейцин, или согласно таблице 2 последовательности символов: FU". Для параллельной записи лингвистической информации в таблице 2 показан пример соответствий цветового кода и символа.

Таблица 2 Код Символ Код Символ Код Символ Код Символ к з з пробел к з с … к з ж А к з к Q к с з ! к с с пробел к с ж В к с к R к ж з « к ж с 1 к ж ж C к ж к S к к з № к к с 2 к к ж D к к к Т ж з з % ж з с 3 ж з ж Е ж з к U ж с з : ж с с 4 ж с ж F ж с к V ж ж з ? ж ж с 5 ж ж ж G ж ж к W ж к з ∗ ж к с 6 ж к ж Н ж к к X с з з ( с з с 7 с з ж I с з к Y с с з ) с с с 8 с с ж J с с к Z с ж з - с ж с 9 с ж ж К с ж к < с к з + с к с 0 с к ж L с к к > з з з = з з с ÷ з з ж М з з к “ з с з \ з с с ← з с ж N з с к $ з ж з · з ж с → з ж ж O з ж к # з к з , з к с ∝ з к ж Р з к к пробел

Обозначение цвета

Красный к Синий с Желтый ж Зеленый з

Систему для кодирования можно использовать для хранения, передачи и преобразования генетико-лингвистической и другой информации. Кроме того, она может являться этапом в создании моделей для изучения эволюционных путей информационного метаболизма.

Изобретение относится к средствам цветового и светового кодирования и регистрации генетико-лингвистической информации. Техническим результатом является повышение эффективности обработки генетической и лингвистической информации. В системе, содержащей четыре монохроматических источника излучения или соединенных попарно цветных маркера, установленных с возможностью совершать вращательное движение вокруг общей оси, и чувствительного носителя, регистрирующего информацию, одна комплементарная пара источников излучения жестко связана с валом, а вторая имеет возможность независимого вращения вокруг общего вала и фиксации в перпендикулярном положении относительно пары, жестко связанной с валом. 2 ил., 2 табл.

Система цветосветового кодирования и регистрации генетико-лингвистической информации, содержащая четыре монохроматических источника излучения или цветных маркера для светового или цветового кодирования комплементарных нуклеотидных последовательностей, попарно соединенных и установленных с возможностью совершать вращательное движение вокруг общей оси, а также чувствительный носитель, на котором регистрируется информация, отличающаяся тем, что одна комплементарная пара источников излучения жестко связана с валом, а вторая имеет возможность независимого вращения вокруг общего вала и фиксации в перпендикулярном положении относительно пары, жестко связанной с валом.