Персональный клеточный компьютер
Клетки млекопитающих превратили в биокомпьютеры
Ученые создали несколько логических устройств на основе генных сетей, работающих в индивидуальных клетках млекопитающих. Среди них самые сложные на сегодняшний день – полусумматор и полувычитатель. Работа (Auslander et al., Programmable single-cell mammalian biocomputers) опубликована в журнале Nature, ее краткое описание (Molecular algebra in mammalian cells) публикует сайт Швейцарской высшей технической школы Цюриха.
В ДНК клеток млекопитающих, выращиваемых в чашках Петри, исследователи ввели гены, кодирующие рецепторы, транскрипционные факторы и другие белки. Исходными данными для вычисления в искусственной генетической сети выступали концентрации двух веществ – эритромицина и флоретина, веществ, которые не встречаются в клетках млекопитающих, но известны у других организмов. Связываясь со своими искусственно введенными рецепторами, эти вещества активировали специальные гены, взаимодействие между которыми и являлось основой вычисления. О результатах вычисления можно было судить по выработке двух флюоресцентных белков – зеленого и красного.
Например, если устройство работало по принципу логического полусумматора, то зеленый белок вырабатывался в ответ на эритромицин или флоретин, а красный – только при их одновременном присутствии. При работе в режиме полувычитателя красный белок вырабатывался при наличии эритромицина, но только тогда, когда отсутствовал флоретин (рисунок: wikipedia / J.Kuster ETH Zurich).
Разработанные устройства могут помочь биологом создавать искусственные генетические сети, сложно реагирующие на внешние условия. Они могут также пригодиться для создания синтетических организмов с новыми функциями. В арсенале синтетической биологии уже имеются простые запоминающие устройства и реле.
Обычно искусственные генетические сети создают для применения в бактериях, поэтому работа, сделанная на клетках млекопитающих, имеет для биологов дополнительную ценность. У ядерных организмов (у млекопитающих в особенности), из-за особенностей функционирования генома и общей сложности генетических сетей, работа чужеродных генов часто бывает невозможна.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
05.06.2012