Wissenschaftler der Tsinghua-Universität, der Zhejiang-Universität und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben einen Algorithmus entwickelt
Bei ihrer Arbeit nutzten die ForscherSystem bestehend aus zwei Plasmiden. Dies sind kleine DNA-Moleküle, die aus Chromosomen isoliert werden und zur autonomen Replikation fähig sind. Die Wissenschaftler injizierten zwei dieser CRISPR-bearbeiteten Moleküle in Escherichia coli (Escherichia coli)-Zellen.
Um eine effiziente Aufzeichnung, Speicherung undZuverlässigkeit des Umschreibens von Informationen haben Genetiker verschiedene CRISPR-assoziierte Proteine (Cas) und Rekombinase verwendet. Sie verwendeten CRISPR-RNA-Moleküle, die mit den richtigen Informationen übereinstimmen, um die richtigen Informationen zu finden und zu überschreiben. Dabei baute die Rekombinase die DNA um, um sie für die Kodierung neuer Informationen vorzubereiten.
Experimentelles Design.Digitale Informationen wurden mithilfe eines hochdichten Kodierungsalgorithmus in DNA-Sequenzen kodiert. Die Sequenzen wurden dann in ein lebendes Zellplasmid kloniert. Das Umschreiben der Informationen erfolgte mithilfe eines Zwei-Plasmid-Systems auf Basis von CRISPR-Cas12a-λRed, dessen kodierende Matrix in das Plasmid kloniert wurde. Die ursprünglichen Informationen wurden speziell umgeschrieben, indem das Ziel-DNA-Fragment im Infoplasmid durch ein Spender-DNA-Fragment ersetzt wurde. Nach der Verifizierung wurden die transkribierten Informationen durch Dekodierung der DNA-Sequenz im neuen Plasmid entschlüsselt. Bild: Yangyi Liu et al., Science Advances
Das haben Versuche damit gezeigtTechnologie lässt sich die optimierte CRISPR-RNA-Sequenz leicht anpassen, um Änderungen in beliebigen komplexen Informationen aufzuzeichnen. Genetiker konnten eine Überschreibsicherheit von 94 % erreichen. Gleichzeitig wurden die umgeschriebenen Informationen über Hunderte von Generationen des Bakteriums stabil konserviert und verstärkt.
Die DNA-Datenspeichertechnologie hat zwei Modi,erklären die Autoren der Arbeit: "in vitro hard disk mode" und "in vivo CD mode". Der Vorteil der Speicherung von Informationen in lebenden Zellen ist die kostengünstige und zuverlässige Replikation. Dieser Modus kann daher verwendet werden, um Kopien von Daten schnell und kostengünstig zu verteilen.
Die Forscher glauben, dass das Plasmidsystemkann als universelle Plattform zum Umschreiben von Informationen basierend auf DNA "in vivo" dienen. Es kann als neue Strategie zur Informationsverarbeitung und zum gezielten Umschreiben großer und komplexer Daten auf molekularer Ebene eingesetzt werden. Der gleiche Ansatz kann jedoch auf einen lebenden Wirt mit einem größeren Genom wie Hefe angewendet werden, um mehr Daten zu speichern.
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