Ідея створення «біологічного комп'ютера», у якому логічні операції виконувалися б у клітині за допомогою біологічних макромолекул, вабить вчених давно. І останнім часом тут вдалося домогтися значних успіхів. Однак існуючі ДНК-РНК-білкові «мікросхеми» можуть виконувати лише одну специфічну задачу - наприклад, включати якийсь конкретний ген у відповідь на конкретний сигнал, при цьому вони не здатні давати сигнал різної сили.

Дослідники з Медичної школи Стенфордського університету (США) спробували вдосконалити існуючі «молекулярні калькулятори». Вони спробували зробити з біомолекул аналог транзистора. У класичного транзистора є дві точки входу (емітер і колектор), між якими йде основний потік електронів, і є додатковий вхід (база), на який подається додатковий струм і через який можна регулювати силу основного. Струм, що подається на керуючий вхід, може бути дуже маленьким, але при цьому істотно змінювати основний струм.

Діапазон сигналу, доступного ДНК-транзистору, в залежності від вхідних даних (червоний - максимум, синій - мінімум). Зліва - теоретично очікувана градація, праворуч - те, що вийшло на практиці.

У лабораторії Дрю Енді взялися зробити щось схоже, але з ДНК і білків. Компоненти були такі: ДНК, фермент РНК-полімераза, яка синтезує РНК на шаблоні ДНК, і ферменти інтегрази, які можуть вставляти шматки ДНК один в одного. «Тілом» транзистора стала ДНК, а аналогами електронів - молекули РНК-полімерази. Фермент сідав на ДНК і починав рухатися, синтезуючи РНК; таким чином, кінці ДНК були схожі на емітер і колектор. А ось базою працювала інтеграза: цей фермент визначав, скільки молекул РНК-полімерази піде через ДНК.

Щоб інтеграза могла керувати молекулярним «струмом», у середину ДНК вставляли особливу нуклеотидну послідовність-термінатор, яка гальмувала РНК-полімерази і примушувала їх зійти з ДНК. Інтеграза ж могла цей фрагмент інвертувати, тобто вирізати і вставити назад, тільки задом наперед. У результаті послідовність-термінатор зникала (оскільки струм РНК-полімераз йшов по ДНК лише в одному напрямку), і виходила повноцінна мРНК.

У ДНК був записаний ген зеленого флуоресцентного білка, так що, коли інтеграза перевертала послідовність термінатора, клітина починала світитися зеленим. Цей «транскриптор», як його називають автори роботи (транзистор на основі транскрипції), можна пристосувати для виконання логічних операцій: інтеграза, що керує струмом, виконує булеві оператори (AND і OR), на яких будується робота машинної логіки.

Джерело: InfoNova.org.ua

За матеріалами: compulenta.ru