Átirat - Transcriptor

A génexpresszió első lépését lásd: Átírás (genetika) .

A transzkriptor egy tranzisztorszerű eszköz, amely DNS-ből és RNS-ből áll, nem pedig félvezető anyagból , például szilíciumból . A transzkriptort 2013-as feltalálása előtt fontos elemnek tekintették a biológiai számítógépek felépítésében .

Háttér

A működéshez egy modern számítógépnek három különböző képességre van szüksége: Képesnek kell lennie információk tárolására, információk továbbítására az összetevők között, és rendelkeznie kell egy alapvető logikai rendszerrel . 2013 márciusa előtt a tudósok sikeresen bizonyították az adatok tárolásának és továbbításának képességét fehérjékből és DNS-ből készült biológiai komponensek felhasználásával . Bebizonyosodtak az egyszerű kétterminális logikai kapuk , de több rétegű bemenetre volt szükségük, így a méretezési nehézségek miatt nem voltak praktikusak.

Találmány és leírás

2013. március 28-án a Drew Endy vezetésével a Stanford Egyetem biomérnökökből álló csapata bejelentette, hogy létrehozták egy tranzisztor biológiai megfelelőjét, amelyet "transzkriptornak" neveztek el. Vagyis létrehoztak egy három terminálos eszközt logikai rendszerrel, amely képes vezérelni más alkatrészeket. A transzkriptor szabályozza az RNS-polimeráz áramlását egy DNS-szálon, speciális enzimkombinációkkal a mozgás szabályozására. Jerome Bonnet, a projekt tagja szerint: "Az enzimek megválasztása fontos. Óvatosan választottuk ki azokat az enzimeket, amelyek baktériumokban, gombákban, növényekben és állatokban működnek, hogy a biokomputereket különféle élőlényeken belül meg lehessen fejleszteni."

Az átírók a hagyományos AND , OR , NOR , NAND , XOR és XNOR kapukat ekvivalensekkel képesek megismételni , amelyeket Endy "Boolean Integrase Logic (BIL) kapuknak" nevezett, egyrétegű folyamatban (azaz anélkül, hogy az egyszerűbb kapuk többszörös példányát igényelnék bonyolultabbak felépítésére). A hagyományos tranzisztorhoz hasonlóan az átírás is képes felerősíteni a bemeneti jelet. Az átírók egy csoportja szinte bármilyen típusú számítást végezhet, beleértve a számlálást és az összehasonlítást is.

Hatás

Stanford a BIL kapu tervezését a nyilvánosság számára szentelte , ami felgyorsíthatja az elfogadását. Endy szerint más kutatók már a kapukat használták az anyagcsere újraprogramozásához, amikor a Stanford-csapat publikálta kutatását.

Az átírással történő számítás még mindig nagyon lassú; néhány óra eltelhet a bemeneti jel vétele és a kimenet generálása között. Endy kételkedett abban, hogy a biokomputerek valaha is olyan gyorsak lesznek, mint a hagyományos számítógépek, de hozzátette, hogy ez nem célja a kutatásának. "Olyan számítógépeket építünk, amelyek olyan helyen fognak működni, ahol a mobiltelefon nem fog működni" - mondta. A beépített biológiai számítógépekkel ellátott orvostechnikai eszközök figyelemmel kísérhetik, vagy akár megváltoztathatják a sejtek viselkedését a beteg testéből. Az ExtremeTech azt írja:

Azonban előre haladva a valódi biológiai számítógépek lehetősége óriási. Lényegében teljesen működőképes számítógépekről van szó, amelyek érzékelik a környezetüket, majd manipulálják gazdasejtjeiket, hogy bármit megtegyenek. A biológiai számítógépeket lehet használni a betegség korai figyelmeztető rendszereként, vagy egyszerűen diagnosztikai eszközként ... A biológiai számítógépek azt mondhatják gazdasejtjeiknek, hogy hagyják abba az inzulin termelését, több adrenalin kiszivattyúzását, néhány egészséges sejt reprodukcióját a betegségek leküzdésére, vagy abbahagyni a szaporodást, ha rákot észlelnek. A biológiai számítógépek valószínűleg meggátolják számos gyógyszerkészítmény alkalmazását.

Jay Keasling, az UC Berkeley biokémiai mérnöke szerint az átírás "egyértelműen bizonyítja a szintetikus biológia erejét, és forradalmasíthatja a jövőbeni számításokat".

Hivatkozások

Külső linkek