Як струм керує біологією?
Дослідники з Гарвардського університету придумали новий спосіб створення штучної ДНК, який може зробити процес дешевшим, екологічнішим і точнішим.
Про це інформує РБК-Україна з посиланням на Futura.
"Чистіша" біологія: чому це важливо для кожного?
Штучна ДНК – не фантастика, а робочий інструмент сучасної науки. Її вже активно використовують для точної діагностики хвороб, редагування генів і створення ліків проти раку.
Проте досі штучні молекули "збирали" за допомогою складної і "брудної" хімічної технології.
Вона вимагала використання небезпечних органічних розчинників, залишала після себе токсичні відходи та потребувала дорогого захисного обладнання.
Гарвардські дослідники запропонували альтернативу – ферментативний синтез. У цьому процесі природні білки-ферменти будують ланцюжки ДНК у звичайному водному розчині.
Головною проблемою залишалося змусити ці ферменти працювати ювелірно точно на крихітних ділянках мікрочипа.
Більше цікавого: Експеримент на 500 років: вчені запустили дослідження, фіналу якого не побачать
Як струм керує молекулами?
Аби ферменти правильно збирали ДНК, у потрібному місці необхідно на коротку мить змінювати рівень кислотності. Якщо кислота витече на сусідню ділянку, весь молекулярний ланцюжок буде зіпсовано.
Щоб вирішити цю задачу, вчені створили мікрочип із 64 незалежними мікрозонами, кожну з яких оснастили двома кільцевими електродами:
- Внутрішнє кільце за допомогою струму виділяє протони та створює кисле середовище там, де прикріплюється наступна ланка ДНК.
- Зовнішнє кільце працює як "хімічний щит" – воно миттєво вловлює втікаючі протони та не дає кислоті потрапити на сусідні реакційні зони.
Завдяки цьому чип може одночасно збирати 64 абсолютно різні молекулярні послідовності довжиною до 39 букв-нуклеотидів, не плутаючи елементи між собою.
Читайте більше: На Землі існували сім видів людей: вчені пояснили, чому вижили лише ми
Текстовий файл у молекулі: як це працює
Щоб випробувати систему на практиці, дослідники згенерували на чипі 64 унікальні ланцюжки ДНК і закодували в їхній послідовності цифрову інформацію – текстовий файл розміром 169 байт.
Хоча це зовсім небагато порівняно з обсягом пам'яті звичайного смартфона, експеримент довів головне: цифрові дані дійсно можна надійно зберігати всередині біологічних молекул.
"Обсяги інформації у світі зростають щодня, і класичні жорсткі диски та флешки незабаром перестануть справлятися з цим потоком. Молекули ДНК здатні зберігати терабайти даних у крихітній краплі води протягом тисяч років", – резюмували науковці.
"Завдяки новій технології цей процес стане не лише можливим, а й екологічно безпечним для нашої планети", – додали вони.
Ще більше цікавого:
- Прорив у 3D-друці: новий матеріал допоможе створювати живі органи
- Редагування ДНК без помилок: ШІ знайшов слабке місце генної інженерії