2017. szeptember 22. péntek
Móric, Ottó
Biotechnológia, molekuláris biológia és élettan az mRNS.hu-n

Az info@mrns.hu-ra küldhet linket vagy valamilyen anyagot, amit szeretne, ha hírként bemutatnánk.


Korábbi híreink  |   Keresés:

Kiválasztott hír:
Megosztás: Add az iWiW-hez Add a Facebook-hoz Add a Twitter-hez Add a Google Reader-hez Add a Startlaphoz
Újraírható digitális adattárolás a DNS-ben - 2012-05-29 13:55:57 Hozzászólás írása Hozzászólások száma 1 hozzászólás 
Újraírható digitális adattárolás a DNS-ben

A Standford Egyetem Bioengineering osztályának kutatói egy az élő sejt DNS-ében működő, újraírható, tárolható, törölhető digitális adattárolási rendszert dolgoztak ki. Eredményeiket május 21-én közölték, mely online is hozzáférhető a Proceedings of the National Academy of Sciences oldalon.

 „Három évbe, és 750 sikertelen próbálkozásba telt, de végre működik” nyilatkozta Jerome Bonnet, legújabb kutatásáról, egy az élő sejt DNS-ében ki-be kapcsolható, tároló, törölhető digitális adattárolási módszerről.


Gyakorlatilag megtalálták a bináris egység, a „bit” genetikai megfelelőjét. „Lényegében, ha a DNS szakasz egy adott irányba mutat, az tekinthető 0-nak, ha pedig az ellenkező irányba, az 1-nek” magyarázta Pakpoom Subsoontorn, a háromfős kutatócsoport másik tagja. „Az élő sejtek DNS-ében történő programozható adattárolás egy hihetetlenül erőteljes eszköze lehet a rákkutatásnak, az öregedési vizsgálatoknak, fejlődés biológiának, de még a természeti környezet vizsgálatához is” mondta Drew Endy. „Számlálhatóvá válik például, hányszor osztódik egy sejt ez pedig később talán elvezethet ahhoz, hogy még a rák kialakulása előtt leállítsák a sejtosztódást.”

Számítógépes megközelítésben, a csoport munkája alapul szolgálhat az úgy nevezett maradandó memóriának, egy olyan rendszernek, amely energiafogyasztás nélkül képes előhívni a benne tárolt adatokat. A biotechnológiában egy kissé szakmaibb kifejezéssel élve rekombináz-közvetített DNS inverzióként (recombinase-mediated DNA inversion) nevezik a jelenséget, a vágáshoz, elfordításhoz (flip) és újraszerkesztéshez használt enzimatikus folyamatok után.

A csapat rekombináns címezhető adatmodulnak (recombinase adressable data, RAD) hívja fejlesztését. A technikát korábban mikroba-DNS azok részeinek módosítására használták, mely meghatározza az egysejtes szervezet fluoreszcens válaszadását ultraibolya fény alatt. Az Escherichia coli baktérium egyes törzsei vörös, vagy zöld fluoreszcens fényt bocsájtanak ki, a plazmiddal bejuttatott DNS szakasz orientációjának függvényében. A RAD használatával a DNS orientációja igény szerint fordítható oda-vissza.

A rendszer alapja egy a λ bakteriofágban működő tirozin integráz - excizionáz rendszer.
„Korábbi kutatásaink során sikerült rájönnünk, hogyan lehet egy DNS szakasz orientációját megváltoztatni (noha irreverzibilisen) egyetlen enzim expresszióján keresztül” mondja Bonnet ”nekünk azonban egy olyan rendszerre volt szükségünk, amelyben időről időre, megbízhatóan lehet oda-vissza forgatni a szekvenciát, így hozva létre egy teljesen újrahasználható bináris adatnyilvántartást”

Természetes rendszerekben a λ-fág integráz enzimje irányspecifikus rekombinációt hajt végre a fertőző fágkromoszóma kapcsolódási pontja és a gazda-kromoszóma kapcsolódási pontja között. Később a litikus ciklus során a profágban egyszerre expresszálódik az integráz és excizionáz, melyek együttesen egy független fággenomot építenek fel a korábbi csatlakozási pontok helyén.

 
A rendszer működése elméleti megközelítésben és a gyakorlatban.


„A gond ott kezdődik, hogy a fehérjék élik az életüket. Ha a kettő egyszerre aktív, esetleg nem megfelelő koncentrációban vannak jelen, minden összezavarodik és az egyes sejtek teljesen random választ adnak” folytatta Subsoontorn.
A kutatók viszonylag egyszerűnek találták a szekvencia kívánt pozícióba való fordítását. „Amikor azonban a két protein egyszerre volt jelen ugyanazon sejtben, általában megbukott a kísérlet” nyilatkozta Endy. „Összességében három év és 750 próbálkozás után sikerült megtalálunk a megfelelő egyensúlyt.”

A kifejlesztett RAD modul egy kétfázisú kapcsolóként képzelhető el, amely a beérkező inputokra vált, és a következő inputig meg is őrzi állapotát. A rendszer áll tehát egy indukálható „set” elemből melyet az integráz jelent, egy „reset” elemből, amelyet az integráz-excizionáz együttes expressziója hoz létre, illetve egy DNS adat nyilvántartásból.

Bonnet olyan mikrobákban tesztelte a RAD modulokat, melyek több mint 100 alkalommal osztódtak, és az átkapcsolás mindannyiszor sikeres volt. A kapcsoló még akkor is sikeresen tárolta az információt, amikor az enzim nem volt jelen. Összegezve, a RAD működik, megbízható és újraírható. Endy és csapata számára a jövő számítástechnikája tehát nem merül ki a sebesség vagy a mennyiség növekedésében, hanem a technika alkalmazásának helye és ideje is számít majd, hiszen ezek az alkalmazások segíthetnek megérteni az élőkben lejátszódó interakciókat.

A csoport jelenlegi célja hogy a megalkotott alapegységből a „bit”-ből most egy nyolcas programozható adattárolási egységet, „byte”-ot hozzanak létre.
„Nincs kétségem afelől, hogy a genetikai adattárolás nagy hasznára lesz a tudománynak. A mi feladatunk a méretezhető és megbízható biológiai bitek kifejlesztése. Azután más tudósok kezébe adjuk a technikát és kiderül, mennyi mindenre lehet használni.” mondta Endy.

De hogy odáig eljussunk, a mérnöki biológiának még sok új eszközre lesz szüksége, ez pedig nem lesz könnyű. „A jövőbeli a rendszereknek a mostaniaknál 10-50-szer kell majd összetettebben működniük.” Ugyan Endy becslése szerint a második generációs rendszer kidolgozásához kevesebb időbe fog telni, a harmadik generációt pedig gyorsabban ki tudják fejleszteni, mégis hosszú időre lesz szükség a tökéletesítéshez.

Források:
PNAS, Phys.org
, kép

2012. május 29.

Király Kata


Cikk ajánlása » email:
Hozzászólás írása
Hozzászólás
 

Értékelések száma: 4, Cikk értéke (1-10):


Értékelje ezt a cikket! 

Küldő: GyA2012-06-05 23:00:56 
t
 

Hirdetés
Email cím:
Jelszó:

Regisztráció »
Elfelejtett jelszó »
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt: itt ellenőrizheti
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt:
itt ellenőrizheti
.
Oldal ajánlása (email):
Az ajánlót küldi (név):
Hirdetés