Да превърнем живите клетки в компютри!

Автор
Неделин Бояджиев
570x428-images-stories2-443-Cells_into_comps-cells_into_comps_1.jpg

Експерти в синтетичната биология са разработили ДНК модули, които могат да извършват логически операции в жива клетка. Тези „генетични вериги“ може да бъдат използвани за проследяване на най-важните моменти в живота на една клетка или пък – за проследяване на движенията  на генетичния ключ на клетката, за да бъде променена нейната съдба.

570x428-images-stories2-443-Cells_into_comps-cells_into_comps_1.jpg (570×428)

Синтетичната биология работи по пренасянето на концепции от електронното инженерство в клетъчната биология, възприемайки генетичните функции като компоненти на електрическа верига. За тази цел експертите в Масачузетския технологичен институт (МИТ) са изобретили набор от прости генетични модули, които реагират на входящите сигнали, също като булевите логически схеми, използвани в компютрите.

Логическите модули се основават на плазмидитe – кръгови ДНК вериги, поставени в бактерии на Escherichia Coli. Учените са разработили 16 плазмида – по един за всеки две стойности на логическите функции, налични в изчисленията. Всяка връзка може да стимулира или да ограничава ДНК последователността, която започва или спира транскрипцията на гените. В допълнение, в бактериите е инжектиран изходен ген, който кодира зеления флуоресцентен протеин (белтък).

Ключов елемент на системата е използването на рекомбинантни ензими, които режат и възстановяват стимулирането и ограничаването на ДНК последователностите, за да ги разрешават или да ги забраняват. С други думи, рекомбинантните ензими са входните сигнали, които определят момента на пресмятането на гена с помощта на изходящите данни.


РЕКЛАМА:

***

Изследователите смятат, че изкуствените модули са траен начин за съхраняване на цифрова информация в ДНК. Логическата схема може да  съхранява много данни, като например – информация за наличието на клетки в две различни среди.

Системата има и някои други предимства. Промяната е постоянна и затова след смъртта на клетката може да бъде получена информация от нейната ДНК. Промените в плазмидите се предават на поне 90 поколения на клетките, а това е важен момент за биолозите, които имат нужда да получат ключова информация за историята на клетката.

Техниката може да бъде полезна и в областта на биотехнологиите. С помощта на тези „превключватели“ производителите на биотехнологични продукти могат да „отгледат“ клетъчни култури, в които основните гени са включени, докато бъдена активирана, например, сигнализацията за началото на производството на лекарството по време на готовност на системата. Други „ключове“ биха могли да спрат производството, в момента, в който бъде достигнато необходимото количество.

По материали от: http://www.facepla.net


Европейска нощ на учените 2022 г.: