Genetický tranzistor pracuje uvnitř buněk
Každá struktura, která umí pracovat s informacemi, se může stát počítačem svého druhu, ať už půjde o počítač na bázi mechanické, elektronické či jiné. Tým bioinženýrů ze Stanfordské univerzity nedávno vytvořil tranzistor, základní prvek počítače, který pracuje na biologické bázi. Místo elektronů používá nukleové kyseliny DNA a RNA, které tvoří genetický kód živé buňky.
Tým profesora Drewa Endyho již v minulosti vyvinul přepisovatelnou biologickou paměť na bázi DNA a také jakousi verzi “genetického internetu”, v němž docházelo k šíření genetické informace mezi buňkami. Nyní přišel se systémem logických hradel, který umí pracovat s biochemickými informacemi a na jejich bázi dávat logické výstupy typu “správný-nesprávný” nebo “nula-jednička”. Tvůrci dali této biologické analogii tranzistoru název transkriptor. Při jeho konstrukci využili tří komponent: upraveného vlákna DNA, RNA-polymerázu, což je enzym, který kopíruje sekvence DNA do RNA, a proteiny zvané integrázy, které umějí stříhat a vlepovat sekvence DNA.
Podobně jako tranzistor řídí proud elektronů vodičem, tak zde transkriptor řídí pomocí integráz pohyb enzymu RNA-polymerázy podél vlákna DNA. Aby princip transkriptoru fungoval v různých organismech, je k tomu třeba použít různé typy RNA-polymeráz. Výzkumníci tak ověřili funkčnost různých enzymů v buňkách zvířat, rostlin, baktérií a hub. Podobně jako elektrický tranzistor zesiluje či spíná elektrické signály, tak biologický transkriptor proměňuje malé změny v aktivitě enzymů ve velké změny v oblasti exprese genů, tedy např. v generování proteinů. Logické čili booleovské funkce (nebo příslušná hradla) jsou zde pojmenovány jako Booleovské Integrázové Logické funkce (nebo hradla, anglicky BIL gates).
Genetický tranzistor nám pak může např. oznámit, zda byla buňka vystavena nějakému chemickému stimulu, např. kofeinu či glukóze. Můžeme také “přikázat” buňce, aby se replikovala či aktivovala na základě přesně daných podmínek či faktorů, a prostřednictvím již zmíněného “genetického internetu” také koordinovat chování celých skupin buněk. Možnou aplikací je např. automatická detekce nemoci či určité látky v životním prostředí. Po správném naprogramování mohou dokonce samotné buňky vyrábět lék tam, kde ho bude potřeba.
Je zajímavé, že autoři si své know-how nechtějí nechat patentovat a chtějí, aby jejich poznatky a technologie byly volně šiřitelné pod licencí public domain.
Zdroje: Popular Science, PhysOrg, Science Magazine, ExtremeTech
Více z pořadu
E-shop Českého rozhlasu
Víte, kde spočívá náš společný ukrytý poklad? Blíž, než si myslíte!
Jan Rosák, moderátor
Slovo nad zlato
Víte, jaký vztah mají politici a policisté? Kde se vzalo slovo Vánoce? Za jaké slovo vděčí Turci husitům? Že se mladým paním původně zapalovalo něco úplně jiného než lýtka? Že segedínský guláš nemá se Segedínem nic společného a že známe na den přesně vznik slova dálnice? Takových objevů je plná knížka Slovo nad zlato. Tvoří ji výběr z rozhovorů moderátora Jana Rosáka s dřívějším ředitelem Ústavu pro jazyk český docentem Karlem Olivou, které vysílal Český rozhlas Dvojka.
