Genetici proměnili DNA živých buněk na „přepisovatelné CD“

Vědci z Tsinghua University, Zhejiang University a Čínské akademie věd vyvinuli algoritmus

kódování informace v DNA „in vivo“ (vživá buňka) a mechanismus pro úpravu zaznamenaných dat. Dvouplazmidový systém je vhodný pro ukládání, čtení a přepisování různých typů informací, včetně textu, kódových knih a obrázků.

Při své práci výzkumníci využilisystém sestávající ze dvou plazmidů. Jedná se o malé molekuly DNA izolované z chromozomů a schopné autonomní replikace. Vědci vstříkli dvě z těchto molekul upravených CRISPR do buněk Escherichia coli (Escherichia coli).

Pro zajištění efektivního nahrávání, ukládání aspolehlivost přepisování informací, genetici použili různé CRISPR-asociované proteiny (Cas) a rekombinázu. Použili molekuly CRISPR RNA odpovídající správným informacím k nalezení a přepsání správných informací. Přitom rekombináza remodelovala DNA, aby ji připravila na kódování nové informace.

Experimentální design.Digitální informace byla zakódována do sekvencí DNA pomocí algoritmu kódování s vysokou hustotou. Sekvence pak byly klonovány do plazmidu živých buněk. Přepis informací byl proveden pomocí dvouplazmidového systému založeného na CRISPR-Cas12a-ARed, jehož kódující matrice byla klonována do plazmidu. Původní informace byla speciálně přepsána nahrazením cílového fragmentu DNA v infoplazmidu donorovým fragmentem DNA. Po ověření byla přepsaná informace dešifrována dekódováním sekvence DNA v novém plazmidu. Obrázek: Yangyi Liu et al., Science Advances

Experimenty ukázaly, že s tímtooptimalizovaná sekvence CRISPR RNA se snadno přizpůsobí k záznamu změn v jakékoli komplexní informaci. Genetici byli schopni dosáhnout spolehlivosti přepisování 94 %. Zároveň byly přepsané informace stabilně zachovány a zesíleny po stovky generací bakterie.

Technologie ukládání dat DNA má dva režimy,vysvětlují autoři práce: „režim pevného disku in vitro“ a „režim CD in vivo“. Výhodou ukládání informací v živých buňkách je levná a spolehlivá replikace. Tento režim lze tedy použít k rychlé a levné distribuci kopií dat.

Vědci se domnívají, že plazmidový systémmůže sloužit jako univerzální platforma pro přepisování informací na základě DNA „in vivo“. Lze jej použít jako novou strategii pro zpracování informací a cílené přepisování rozsáhlých a komplexních dat na molekulární úrovni. Stejný přístup však lze použít pro živého hostitele s větším genomem, jako jsou kvasinky, pro uložení více dat.

Přečtěte si více:

„Toto je sci-fi“: vědci vytvářejí zásadně nový typ kvantových počítačů

Délka pozemského dne se prodlužuje. Vědci nevědí proč

Co jsou supergeny a jak dělají zvířata tak divná