Improvement of reliability of molecular DNA computing: solution of inverse problem of Raman spectroscopy using artificial neural networks

Abstract

Elaboration of methods for the control of biochemical reactions with deoxyribonucleic acid (DNA) strands is necessary for the solution of one of the basic problems in the creation of biocomputers-improvement in the reliability of molecular DNA computing. In this paper, the results of the solution of the four-parameter inverse problem of laser Raman spectroscopythe determination of the type and concentration of each of the DNA nitrogenous bases in multi-component solutions-are presented.

Tunicamycin induced endoplasmic reticulum changes in endothelial cells investigated in vitro by confocal Raman imaging

“…The most significant changes reflected by Raman bands arise from nucleic acids/nucleic bases at 787, 920, 1205, 1235, 1342 cm -1 . The intense bands at 1342 and 1380 cm -1 are due to guanine vibrations, and the 1380 cm -1 band comes from vibrations of both adenine and thymine 46 . In general, the comparison of averaged Raman spectra of the ER area indicates a trend for increased protein signal.…”

Диагностика Вредных Примесей В Водных Средах С Помощью Спектроскопических Методов И Алгоритмов Машинного Обучения

“…Наряду с качественным анализом (например, классификацией типов рака по спектрам ИК поглощения биоткани [10]) применение ММО позволяет строить регрессионные модели для количественного анализа образцов. Например, авторами [11] с помощью применения нейронных сетей к спектроскопическим данным комбинационного рассеяния света была решена трехпараметрическая задача по определению типа и концентрации трех видов азотистых оснований ДНК -аденина, цитозина и гуанина. Полученные точности определения концентраций азотистых оснований ДНК составляли порядка 0.3 g/l, что составляет 1−2% по массе от количества молекул ДНК, участвующих в биохимических реакциях при молекулярных вычислениях.…”