Japończycy stworzyli sztuczne DNA
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
W 1828 roku Friedrich Wöhler, syntetyzując mocznik, dowiódł, że substancje organiczne można wytwarzać w laboratorium. Po niemal dwustu latach zbliżamy się do punktu, w którym będziemy potrafili stworzyć sztuczne życie. Funkcjonujące, syntetyczne białka, jakie stworzyli naukowcy z Princeton University, są milowym krokiem na tej drodze.
Dwadzieścia różnych aminokwasów tworzy około stu tysięcy protein, jakie funkcjonują w naszych organizmach. Każda proteina wytwarzana jest dzięki ekspresji określonej sekwencji genów, to właśnie białka, jak trybiki w maszynie, tworzą mechanizm naszych komórek i całego organizmu. Dlaczego jest ich tylko sto tysięcy, choć możliwości ich tworzenia są nieskończone?
Czego nie stworzyła natura w drodze ewolucji, postanowił stworzyć profesor Michael Hecht ze swoim zespołem, który na co dzień zajmuje się poznawaniem i rozszyfrowywaniem molekularnych mechanizmów działania komórek i całych żywych organizmów - czyli białek. Chciał sprawdzić, czy proteiny nigdzie nie występujące w naturze, zaprojektowane w laboratorium, będą w stanie funkcjonować w żywych komórkach. Zespół rozpoczął od stworzenia „biblioteki" syntetycznych, skomplikowanych, trójwymiarowych protein. Stworzono ich jeden milion, wszystkie niewidziane w naturze. Pozostało je sprawdzić.
Laboratoryjne doświadczenia przeprowadzano na hodowlanych szczepach bakterii, które pozbawiano genów kodujących wybrane białka, konieczne do przeżycia w określonych okolicznościach (np. ograniczonego dostępu do pożywienia) - bez nich bakterie powinny zginąć. Zamiast nich wstawiano bakteriom sekwencje DNA - również zaprojektowane w laboratorium - kodujące syntetyczne białka z „biblioteki". Jeśli nowe białko nie sprawdziłoby się - bakterie powinny zginąć. Okazało się jednak, że w wielu przypadkach bakterie z „przeszczepionym" DNA, kodującym syntetyczne proteiny, żyły i rozmnażały się w najlepsze.
Oto mamy tutaj molekularną maszynerię, która poprawnie funkcjonuje w żywym organizmie, mimo że została zaprojektowana od zera i stworzona z równie sztucznych genów - mówi Michael Hecht. - To oznacza, że molekularne elementy życia nie muszą się ograniczać do tych genów i protein, które już istnieją w naturze.
Podmiana w organizmach żywych genów na pochodzące od innych gatunków to już niemal rutyna, ale nigdy nie próbowano zaprojektować ich sztucznych odpowiedników. To w istocie ogromny krok w biologii syntetycznej - skoro możemy zaprojektować jeden element, możemy też inne, a skoro tak, to możemy zaprojektować cały żyjący organizm. Droga do syntetycznej komórki jest może jeszcze długa, ale już w naszym zasięgu.
Fundusze na badania pochodziły z National Science Foundation, a praca ukazała się w Public Library of Science ONE.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Biologiczne komputery wykonane z DNA i innych molekuł, istnieją w wysoce wyspecjalizowanych laboratoriach. Potrafią wykonywać coraz bardziej skomplikowane zadania, ale ich obsługa nie jest prosta.
Badacze z izraelskiego Instytutu Weizmanna stworzyli właśnie przyjazny użytkownikowi komputer biologiczny, który jest w stanie dokonywać skomplikowanych obliczeń.
Pierwsze autonomiczne programowalne urządzenie wykorzystujące DNA powstało w 2001 roku w Instytucie Weizmanna, a jego twórcami byli profesor Ehud Shapiro wraz z zespołem. Niewielka molekuła, biliony razy mniejsza od kropli wody, była w stanie wykonać proste operacje, takie jak np. porównanie listy zer i jedynek i stwierdzenie, czy ich liczba była sobie równa.
W 2004 roku ulepszona wersja komputera wykryła w próbce komórki rakowe i uwolniła molekuły, które je zniszczyły. W przyszłości takie biokomputery mogą być wstrzykiwane do ciała pacjenta, gdzie będą wykrywały choroby i je zwalczały.
Teraz profesor Shapiro wraz z doktorantami Tomem Ranem i Shaiem Kaplanem poinformowali o skonstruowaniu biokomputera, zdolnego do "myślenia". Potrafi on dedukować, na zasadzie zaproponowanej przez Arystotelesa, wykorzystując operatory "jeśli", "to". Innymi słowy, gdy biokomputer otrzyma zbiór zasad, np. "Wszyscy ludzie są śmiertelni", "Sokrates jest człowiekiem" to prawidłowo odpowie na pytanie "Czy Sokrates jest śmiertelny".
Biologicznemu komputerowi wgrano całą serię zasad i zadawano skomplikowane pytania. Wszystkie uzyskane odpowiedzi były prawidłowe.
Jednocześnie Shapiro i jego zespół opracowali kompilator, który "tłumaczy" dane pomiędzy wysokimi językami programowania a kodem używanym do programowania DNA. Biokomputer został zbudowany z licznych nici DNA, które reprezentowały poszczególne zasady, dane i zapytania. Część z nici wyposażono w rodzaj lampy błyskowej emitującej zielone światło. I to właśnie w odpowiednich błyskach światła zakodowane były odpowiedzi. Całą bazę danych dla biokomputera umieszczono w kroplach wody.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.