Mejora de la sensibilidad de la alineación progresiva de secuencias múltiples mediante la ponderación de secuencias

Gapped BLAST y PSI-BLAST: una nueva generación de programas de búsqueda en bases de datos de proteínas.

Los programas BLAST son herramientas ampliamente utilizadas para buscar similitudes de secuencias en bases de datos de proteínas y ADN. En el caso de las comparaciones de proteínas, una serie de refinamientos definitorios, algorítmicos y estadísticos que aquí se describen permiten reducir sustancialmente el tiempo de ejecución de los programas BLAST, al tiempo que aumentan su sensibilidad a las similitudes débiles. Un nuevo criterio para desencadenar la extensión de las coincidencias de palabras, combinado con una nueva heurística para generar alineaciones gapped, da lugar a un programa BLAST gapped que se ejecuta a una velocidad aproximadamente tres veces superior a la del original.

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Además, se introduce un método para combinar automáticamente los alineamientos estadísticamente significativos producidos por BLAST en una matriz de puntuación específica de posición, y buscar en la base de datos utilizando esta matriz. El programa Position-Specific Iterated BLAST (PSI-BLAST) resultante se ejecuta aproximadamente a la misma velocidad por iteración que el gapped BLAST, pero en muchos casos es mucho más sensible a las similitudes de secuencia débiles pero biológicamente relevantes. PSI-BLAST se utiliza para descubrir varios miembros nuevos e interesantes de la superfamilia BRCT.

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CLUSTAL W: mejora de la sensibilidad del alineamiento múltiple progresivo de secuencias mediante la ponderación de secuencias, las penalizaciones por huecos específicos de posición y la elección de la matriz de pesos.

Se ha mejorado notablemente la sensibilidad del método de alineamiento progresivo de secuencias múltiples para el alineamiento de secuencias de proteínas divergentes. En primer lugar, se asignan ponderaciones individuales a cada secuencia de un alineamiento parcial para restar peso a las secuencias casi duplicadas y aumentar el peso de las más divergentes. En segundo lugar, las matrices de sustitución de aminoácidos varían en las distintas fases del alineamiento en función de la divergencia de las secuencias a alinear.

En tercer lugar, las penalizaciones de huecos específicas para cada residuo y las penalizaciones de huecos reducidas localmente en regiones hidrofílicas fomentan la aparición de nuevos huecos en regiones de bucles potenciales en lugar de una estructura secundaria regular. En cuarto lugar, las posiciones de las primeras alineaciones en las que se han abierto huecos reciben penalizaciones de hueco reducidas localmente para fomentar la apertura de nuevos huecos en estas posiciones. Estas modificaciones se han incorporado a un nuevo programa, CLUSTAL W, que está disponible gratuitamente.

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Transferencia electroforética de proteínas de geles de poliacrilamida a hojas de nitrocelulosa: procedimiento y algunas aplicaciones.

Se ha ideado un método para la transferencia electroforética de proteínas de geles de poliacrilamida a hojas de nitrocelulosa. El método permite la transferencia cuantitativa de proteínas ribosómicas a partir de geles que contienen urea. En el caso de los geles de dodecil sulfato sódico, se obtuvo el patrón de bandas original sin pérdida de resolución, pero la transferencia no fue cuantitativa. El método permite la detección de proteínas por autorradiografía y es más sencillo que los procedimientos convencionales. Las proteínas inmovilizadas eran detectables mediante procedimientos inmunológicos.

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Toda la capacidad de unión adicional de la nitrocelulosa se bloqueó con un exceso de proteína; a continuación, se unió un anticuerpo específico y, por último, un segundo anticuerpo dirigido contra el primer anticuerpo. El segundo anticuerpo se marcó radioactivamente o se conjugó con fluoresceína o peroxidasa. A continuación, la proteína específica se detectaba por autorradiografía, bajo luz ultravioleta, o por el producto de reacción de la peroxidasa, respectivamente. En este último caso, se detectaron claramente tan sólo 100 pg de proteína. Se prevé que el procedimiento sea aplicable al análisis de una amplia variedad de proteínas con reacciones o ligandos específicos.

MicroRNAs: genómica, biogénesis, mecanismo y función.

Los microARN (miARN) son ARN endógenos de aproximadamente 22 nt que pueden desempeñar importantes funciones reguladoras en animales y plantas al dirigirse a ARNm para su escisión o represión traslacional. Aunque han pasado desapercibidos hasta hace relativamente poco, los miARN constituyen una de las clases más abundantes de moléculas reguladoras de genes en organismos pluricelulares y es probable que influyan en la producción de muchos genes codificadores de proteínas.

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Análisis sistemático e integrador de grandes listas de genes utilizando los recursos bioinformáticos DAVID.

Los recursos bioinformáticos DAVID consisten en una base de conocimientos biológicos integrada y herramientas analíticas destinadas a extraer sistemáticamente el significado biológico de grandes listas de genes/proteínas. Este protocolo explica cómo utilizar DAVID, un entorno de minería de datos integrado y de alto rendimiento, para analizar listas de genes derivadas de experimentos genómicos de alto rendimiento. El procedimiento requiere, en primer lugar, cargar una lista de genes que contenga cualquier número de identificadores genéticos comunes y, a continuación, analizarla utilizando una o varias herramientas de minería de textos y rutas, como la clasificación funcional de genes, el gráfico de anotación funcional o la tabla de agrupación y anotación funcional. Siguiendo este protocolo, los investigadores pueden comprender en profundidad los temas biológicos de las listas de genes enriquecidos en estudios a escala genómica.

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MUSCLE: alineamiento múltiple de secuencias con gran precisión y alto rendimiento.
Describimos MUSCLE, un nuevo programa informático para crear alineamientos múltiples de secuencias de proteínas. Los elementos del algoritmo incluyen la estimación rápida de distancias mediante el recuento de kmer, la alineación progresiva mediante una nueva función de perfil que denominamos puntuación de log-expectativa, y el refinamiento mediante partición restringida dependiente del árbol. La velocidad y precisión de MUSCLE se comparan con las de T-Coffee, MAFFT y CLUSTALW en cuatro conjuntos de pruebas de alineaciones de referencia: BAliBASE, SABmark, SMART y una nueva referencia, PREFAB.

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MUSCLE alcanza el rango más alto, o el rango conjunto más alto, en precisión en cada uno de estos conjuntos. Sin refinamiento, MUSCLE alcanza una precisión media estadísticamente indistinguible de T-Coffee y MAFFT, y es el más rápido de los métodos probados para grandes números de secuencias, alineando 5000 secuencias de longitud media 350 en 7 min en un ordenador de sobremesa actual. El programa MUSCLE, el código fuente y los datos de prueba PREFAB están disponibles gratuitamente en http://www.drive5. com/muscle.

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La suite CCP4: programas para cristalografía de proteínas.

La suite de programas CCP4 (Collaborative Computational Project, número 4) es una colección de programas y bibliotecas de datos y subrutinas asociadas que pueden utilizarse para la determinación de estructuras macromoleculares mediante cristalografía de rayos X. La suite está diseñada para ser flexible, permitiendo a los usuarios una serie de métodos para lograr sus objetivos y por lo tanto puede haber más de un programa para cubrir cada función. Los programas están escritos principalmente en Fortran77 estándar. Proceden de una amplia variedad de fuentes, pero están conectados mediante formatos de archivo de datos estándar. El paquete ha sido portado a todas las plataformas principales tanto en Unix como en VMS. El paquete se distribuye por ftp anónimo desde el Laboratorio de Daresbury y se utiliza ampliamente en todo el mundo.

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VMD: dinámica molecular visual.

VMD es un programa de gráficos moleculares diseñado para la visualización y el análisis de ensamblajes moleculares, en particular biopolímeros como proteínas y ácidos nucleicos. VMD puede mostrar simultáneamente cualquier número de estructuras utilizando una amplia variedad de estilos de representación y métodos de coloreado. Las moléculas se muestran como una o más “representaciones”, en las que cada representación incorpora un método de representación y un esquema de coloreado particular para un subconjunto seleccionado de átomos.

Los átomos mostrados en cada representación se eligen utilizando una amplia sintaxis de selección de átomos, que incluye operadores booleanos y expresiones regulares. VMD proporciona una interfaz gráfica de usuario completa para el control del programa, así como una interfaz de texto que utiliza el analizador Tcl incrustable para permitir secuencias de comandos complejas con sustitución de variables, bucles de control y llamadas a funciones. Se admite el registro completo de la sesión, que produce un script de comandos VMD para su posterior reproducción.

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Las imágenes rasterizadas de alta resolución de las moléculas visualizadas pueden producirse generando scripts de entrada para su uso por diversas aplicaciones de renderizado de imágenes fotorrealistas. VMD también se ha diseñado expresamente con la capacidad de animar trayectorias de simulación de dinámica molecular (MD), importadas desde archivos o desde una conexión directa a una simulación MD en ejecución.

VMD es el componente de visualización de MDScope, un conjunto de herramientas para la resolución interactiva de problemas en biología estructural, que también incluye el programa paralelo de MD NAMD, y el software MDCOMM utilizado para conectar los programas de visualización y simulación. VMD está escrito en C++, utilizando un diseño orientado a objetos; el programa, incluido el código fuente y una amplia documentación, está disponible gratuitamente a través de ftp anónimo y de la World Wide Web.

Fuentes :

  1. Gentaur
  2. NCBI
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