Вчені з Університету Цинхуа, Чжецзянського університету та Китайської академії наук розробили алгоритм
У своїй роботі дослідники використалисистему, що складається з двох плазмід. Це невеликі молекули ДНК, відокремлені від хромосом та здатні до автономної реплікації. Вчені ввели дві такі молекули, відредаговані за допомогою технології CRISPR, клітини кишкової палички (Escherichia coli).
Щоб забезпечити ефективність запису, зберігання танадійність перезапису інформації, генетики використовували різні CRISPR-асоційовані білки (Cas) та рекомбіназу. Вони використовували молекули РНК CRISPR, що відповідають потрібній інформації, щоб знайти та перезаписати потрібну інформацію. При цьому рекомбіназа реконструювала ДНК, щоб підготувати її для кодування нової інформації.
Схема експерименту.Цифрова інформація була закодована у послідовності ДНК з використанням алгоритму кодування високої густини. Потім послідовності клонували у плазміду живих клітин. Перезапис інформації здійснювався за допомогою двоплазмідної системи на основі CRISPR-Cas12a-λRed, кодуюча матриця якої була клонована в плазміді. Вихідну інформацію було спеціально перезаписано шляхом заміни фрагмента ДНК-мішені в інфоплазміді фрагментом ДНК донора. Після перевірки переписана інформація була розшифрована шляхом декодування ДНК послідовності в новій плазміді. Зображення: Yangyi & Liu & et al., Science Advances
Експерименти показали, що за допомогою цієїТехнологія оптимізована послідовність CRISPR РНК легко адаптувати для запису зміни будь-якої складної інформації. Генетики змогли досягти надійності перезапису 94%. У цьому переписана інформація стабільно зберігалася і посилювалася протягом сотень поколінь бактерії.
Технологія зберігання даних ДНК має два режими,пояснюють автори роботи: "режим жорсткого диска in vitro" та "режим компакт-диска in vivo". Перевага зберігання інформації в живих клітинах – недорога та надійна реплікація. Завдяки цьому цей режим можна використовувати для швидкого та недорогого розповсюдження копій даних.
Дослідники вважають, що плазмідна системаможе бути універсальною платформою для перезапису інформації на основі ДНК «in vivo». Її можна використовувати як нову стратегію обробки інформації та цілеспрямованого перезапису великих і складних даних на молекулярному рівні. При цьому той же підхід можна застосовувати і до живого господаря з більшим геномом, наприклад, до дріжджів, щоб зберігати більший обсяг даних.
Читати далі:
Це наукова фантастика: вчені створюють принципово новий тип квантових комп'ютерів
Тривалість земного дня зростає. Вчені не знають чому
Що таке супергени і як вони роблять тварин такими дивними