Transcriptor - Transcriptor

Zie Transcriptie (genetica) voor de eerste stap in genexpressie .

Een transcriptor is een transistorachtig apparaat dat is samengesteld uit DNA en RNA in plaats van een halfgeleidend materiaal zoals silicium . Vóór zijn uitvinding in 2013 werd de transcriptor beschouwd als een belangrijk onderdeel om biologische computers te bouwen .

Achtergrond

Om te functioneren, heeft een moderne computer drie verschillende mogelijkheden nodig: hij moet informatie kunnen opslaan , informatie tussen componenten kunnen verzenden en een basissysteem van logica hebben . Vóór maart 2013 hadden wetenschappers met succes aangetoond dat ze gegevens kunnen opslaan en verzenden met behulp van biologische componenten gemaakt van eiwitten en DNA . Eenvoudige logische poorten met twee aansluitingen waren gedemonstreerd, maar vereisten meerdere invoerlagen en waren dus onpraktisch vanwege schaalproblemen.

Uitvinding en beschrijving

Op 28 maart 2013 kondigde een team van bio-ingenieurs van Stanford University onder leiding van Drew Endy aan dat ze het biologische equivalent van een transistor hadden gecreëerd, die ze een "transcriptor" noemden. Dat wil zeggen, ze hebben een apparaat met drie aansluitingen gemaakt met een logisch systeem dat andere componenten kan besturen. De transcriptor reguleert de stroom van RNA-polymerase door een DNA-streng met behulp van speciale combinaties van enzymen om de beweging te controleren. Volgens projectlid Jerome Bonnet "De keuze van enzymen is belangrijk. We hebben zorgvuldig enzymen geselecteerd die functioneren in bacteriën, schimmels, planten en dieren, zodat biocomputers kunnen worden gemanipuleerd binnen een verscheidenheid aan organismen."

Transcriptors kunnen traditionele EN- , OF- , NOR- , NAND- , XOR- en XNOR-poorten repliceren met equivalenten, die Endy 'Boolean Integrase Logic (BIL) -poorten' noemde, in een enkellaags proces (dwz zonder dat er meerdere instanties van de eenvoudigere poorten nodig zijn) om meer complexe op te bouwen). Net als een traditionele transistor kan een transcriptor een ingangssignaal versterken. Een groep transcriptors kan bijna elk type computergebruik uitvoeren, inclusief tellen en vergelijken.

Gevolg

Stanford wijdde het ontwerp van de BIL-poort aan het publieke domein , wat de acceptatie ervan kan versnellen. Volgens Endy gebruikten andere onderzoekers de poorten al om het metabolisme te herprogrammeren toen het Stanford-team zijn onderzoek publiceerde.

Computing door transcriptor is nog steeds erg traag; het kan enkele uren duren tussen het ontvangen van een ingangssignaal en het genereren van een uitgang. Endy betwijfelde of biocomputers ooit zo snel zouden zijn als traditionele computers, maar voegde eraan toe dat dit niet het doel van zijn onderzoek is. "We bouwen computers die werken op een plek waar je mobiele telefoon niet zal werken", zei hij. Medische apparaten met ingebouwde biologische computers zouden het celgedrag van binnenuit het lichaam van een patiënt kunnen volgen of zelfs veranderen. ExtremeTech schrijft:

Vooruitkijkend is het potentieel voor echte biologische computers enorm. We hebben het in wezen over volledig functionele computers die hun omgeving kunnen voelen en vervolgens hun gastcellen kunnen manipuleren om zo ongeveer alles te doen. Biologische computers kunnen worden gebruikt als een vroegtijdig waarschuwingssysteem voor ziekten, of gewoon als een diagnostisch hulpmiddel ... Biologische computers zouden hun gastheercellen kunnen vertellen om te stoppen met de productie van insuline, om meer adrenaline uit te pompen, om enkele gezonde cellen te reproduceren om ziekten te bestrijden, of om te stoppen met reproduceren als kanker wordt ontdekt. Biologische computers zullen waarschijnlijk het gebruik van veel farmaceutische medicijnen overbodig maken.

De biochemische ingenieur Jay Keasling van UC Berkeley zei dat de transcriptor "duidelijk de kracht van synthetische biologie aantoont en een revolutie teweeg zou kunnen brengen in de manier waarop we in de toekomst rekenen ".

Referenties

Externe links