Transkriptor - Transcriptor

För det första steget i genuttryck, se Transkription (genetik) .

En transkriptor är en transistorliknande enhet som består av DNA och RNA snarare än ett halvledande material såsom kisel . Före uppfinningen 2013 ansågs transkriptorn vara en viktig komponent för att bygga biologiska datorer .

Bakgrund

För att fungera behöver en modern dator tre olika funktioner: Den måste kunna lagra information , överföra information mellan komponenter och ha ett grundläggande system för logik . Före mars 2013 hade forskare framgångsrikt visat förmågan att lagra och överföra data med hjälp av biologiska komponenter gjorda av proteiner och DNA . Enkla två-terminala logiska grindar hade demonstrerats, men krävde flera lager av ingångar och var därför opraktiska på grund av skalningsvårigheter.

Uppfinning och beskrivning

Den 28 mars 2013 meddelade ett team biotekniker från Stanford University under ledning av Drew Endy att de hade skapat den biologiska motsvarigheten till en transistor, som de kallade en "transkriptor". Det vill säga de skapade en treterminalenhet med ett logiskt system som kan styra andra komponenter. Transkriptorn reglerar flödet av RNA-polymeras över en DNA-tråd med hjälp av speciella kombinationer av enzymer för att kontrollera rörelse. Enligt projektmedlem Jerome Bonnet, "Valet av enzymer är viktigt. Vi har varit noga med att välja enzymer som fungerar i bakterier, svampar, växter och djur, så att biodatorer kan konstrueras inom en mängd olika organismer."

Transkriptorer kan replikera traditionella AND- , OR- , NOR- , NAND- , XOR- och XNOR-grindar med ekvivalenter, som Endy kallas "Boolean Integrase Logic (BIL) grindar", i en enskiktsprocess (dvs. utan att kräva flera instanser av de enklare grindarna för att bygga upp mer komplexa sådana). Som en traditionell transistor kan en transkriptor förstärka en insignal. En grupp transkriptorer kan göra nästan vilken typ av datorer som helst, inklusive räkning och jämförelse.

Påverkan

Stanford ägnade BIL-portens design till allmänheten , vilket kan påskynda dess antagande. Enligt Endy använde andra forskare redan grindarna för att omprogrammera ämnesomsättningen när Stanford-teamet publicerade sin forskning.

Beräkningen med transkriptor är fortfarande mycket långsam; det kan ta några timmar mellan att ta emot en insignal och generera en utgång. Endy tvivlade på att biodatorer någonsin skulle vara lika snabba som traditionella datorer, men tillade att det inte är målet med hans forskning. "Vi bygger datorer som kommer att fungera på en plats där din mobiltelefon inte kommer att fungera", sa han. Medicinsk utrustning med inbyggda biologiska datorer kan övervaka eller till och med förändra cellbeteende inifrån en patients kropp. ExtremeTech skriver:

Framåt är dock potentialen för riktiga biologiska datorer enorm. Vi pratar i huvudsak om fullt fungerande datorer som kan känna sin omgivning och sedan manipulera sina värdceller till att göra nästan vad som helst. Biologiska datorer kan användas som ett tidigt varningssystem för sjukdomar, eller helt enkelt som ett diagnostiskt verktyg ... Biologiska datorer kan be sina värdceller att sluta producera insulin, att pumpa ut mer adrenalin, att reproducera några friska celler för att bekämpa sjukdom, eller för att sluta reproducera om cancer upptäcks. Biologiska datorer kommer troligen att undanröja användningen av många farmaceutiska läkemedel.

UC Berkeley biokemiska ingenjör Jay Keasling sa att transkriptorn "tydligt visar kraften i syntetisk biologi och kan revolutionera hur vi beräknar i framtiden".

Referenser

externa länkar