Прорыв в биотехнологиях: «живой» компьютер способен программировать ДНК

Группа учёных из Стэнфордского университета (США) создала биологический транзистор, который вместо электронов работает с ДНК и РНК. Изобретение, которое перевело достижения механики и электроники в сферу биологии, назвали «транскриптор».

Создание транскриптора позволит биоинженерам заниматься «программированием» внутри клеток: например, записывать в их «память» информацию о воздействиях внешней среды, или даже включать и выключать функцию размножения.

«Биологические компьютеры могут быть использованы для изучения и перепрограммирования живых систем, мониторинга окружающей среды и улучшения клеточной терапии», — говорит Дрю Энди (Drew Endy), кандидат медицинских наук, доцент кафедры биоинженерии Стэнфордского университета и главный автор исследования, передаёт сайт университета.

Так же, как в электронике транзистор работает с потоком электронов, транскриптор контролирует поток специальных белков, РНК-полимеразы, в их перемещении вдоль цепи ДНК.

Используя транскриптор, группа учёных создала то, что электротехнике известно как логический вентиль. Он может решить почти любые биохимические задачи, которые были заданы клетке. Транскрипторы сами по себе не являются биокомпьютерами, они — их важная составляющая, которая может работать в пределах отдельной живой клетки.

“ Мы тщательно подбирали ферменты, которые могут действовать в бактериях, грибах, растениях и животных, так чтобы можно было спроектировать биокомпьютеры в разных организмах ” Жером Боне (Jerome Bonnet), один из авторов исследования

Чтобы создать транскриптор и логические вентили, команда тщательно подбирала сочетание ферментов — интегразы — для управления потоком РНК-полимеразы вдоль нитей ДНК. Проведя параллель с электроникой, ДНК выполняют роль проводов, а РНК-полимеразы — электронов.

«Выбор ферментов является очень важным, — говорит Жером Боне (Jerome Bonnet), один из авторов исследования, которое было опубликовано 28 марта в журнале Science. — Мы тщательно подбирали ферменты, которые могут действовать в бактериях, грибах, растениях и животных, так чтобы можно было спроектировать биокомпьютеры в разных организмах».

В прошлом году Дрю Энди и его команда сделали ещё 2 важных открытия, связанных с созданием генетического компьютера. Первое касалось хранения цифровых данных в ДНК. Второе — разработки механизма передачи генетической информации от клетки к клетке, наладили своего рода «биологический Интернет».

Свои достижения в сфере биотехнологий они сделали открытыми — говорят, что хотят передать свои достижения в общее пользование, чтобы ими могли воспользоваться учёные со всего мира.

«Большую часть биотехнологий до сих пор не могут представить, не только воплотить в жизнь. Свободно обмениваясь важными основными инструментами [биотехнологий], все вместе мы сможем работать лучше», — говорит Жером Боне.