Transkriptor - Transcriptor

For det første trinnet i genuttrykk, se Transkripsjon (genetikk) .

En transkriptor er en transistorlignende enhet som består av DNA og RNA i stedet for et halvledende materiale som silisium . Før oppfinnelsen i 2013 ble transkriptoren ansett som en viktig komponent for å bygge biologiske datamaskiner .

Bakgrunn

For å fungere trenger en moderne datamaskin tre forskjellige muligheter: Den må kunne lagre informasjon , overføre informasjon mellom komponenter og ha et grunnleggende system for logikk . Før mars 2013 hadde forskere demonstrert evnen til å lagre og overføre data ved hjelp av biologiske komponenter laget av proteiner og DNA . Enkle to-terminale logiske porter hadde blitt demonstrert, men krevde flere lag med innganger og var dermed upraktiske på grunn av skaleringsvansker.

Oppfinnelse og beskrivelse

28. mars 2013 kunngjorde et team bioingeniører fra Stanford University ledet av Drew Endy at de hadde opprettet den biologiske ekvivalenten til en transistor, som de kalte en "transkriptor". Det vil si at de opprettet en tre-terminal enhet med et logisk system som kan kontrollere andre komponenter. Transkriptoren regulerer strømmen av RNA-polymerase over en DNA-streng ved å bruke spesielle kombinasjoner av enzymer for å kontrollere bevegelse. I følge prosjektmedlem Jerome Bonnet, "Valget av enzymer er viktig. Vi har vært nøye med å velge enzymer som fungerer i bakterier, sopp, planter og dyr, slik at bio-datamaskiner kan konstrueres i en rekke organismer."

Transkriptorer kan replikere tradisjonelle AND- , OR- , NOR- , NAND- , XOR- og XNOR-porter med ekvivalenter, som Endy kalt "Boolean Integrase Logic (BIL) porter", i en enkeltlagsprosess (dvs. uten å kreve flere forekomster av de enklere portene å bygge opp mer komplekse). Som en tradisjonell transistor kan en transkriptor forsterke et inngangssignal. En gruppe transkriptorer kan gjøre nesten alle typer databehandling, inkludert telling og sammenligning.

innvirkning

Stanford dedikerte BIL-portens design til det offentlige området , noe som kan øke hastigheten på adopsjonen. Ifølge Endy brukte andre forskere allerede portene til å omprogrammere stoffskiftet da Stanford-teamet publiserte forskningen.

Databehandling med transkriptor går fortsatt veldig sakte; det kan ta noen timer mellom å motta et inngangssignal og generere en utgang. Endy tvilte på at biodatamaskiner noensinne ville være like raske som tradisjonelle datamaskiner, men la til at det ikke er målet med hans forskning. "Vi bygger datamaskiner som skal fungere et sted der mobiltelefonen din ikke kommer til å fungere", sa han. Medisinsk utstyr med innebygde biologiske datamaskiner kan overvåke, eller til og med endre, celleadferd fra en pasients kropp. ExtremeTech skriver:

Men fremover er potensialet for ekte biologiske datamaskiner enormt. Vi snakker i hovedsak om fullt funksjonelle datamaskiner som kan fornemme omgivelsene, og deretter manipulere vertscellene til å gjøre omtrent hva som helst. Biologiske datamaskiner kan brukes som et tidlig varslingssystem for sykdom, eller bare som et diagnostisk verktøy ... Biologiske datamaskiner kan fortelle vertscellene sine å slutte å produsere insulin, pumpe ut mer adrenalin, reprodusere noen sunne celler for å bekjempe sykdom, eller å reprodusere hvis kreft oppdages. Biologiske datamaskiner vil trolig hindre bruken av mange farmasøytiske legemidler.

UC Berkeley biokjemiske ingeniør Jay Keasling sa at transkriptoren "tydelig viser kraften i syntetisk biologi og kan revolusjonere hvordan vi beregner i fremtiden".

Referanser

Eksterne linker