Vědci z Cavendish Laboratory na University of Cambridge oznámili vytvoření metody, která umožní ukládat šifrovaná data do molekul DNA a také je přepisovat. Vědci o tom hovořili v časopise Nano Letters.
Vědci z Cavendish Laboratory na University of Cambridge oznámili vytvoření metody, která umožní ukládat šifrovaná data do molekul DNA a také je přepisovat. Vědci o tom hovořili v časopise Nano Letters.
Myšlenka ukládání informací pomocí genetického kódu je syntetizovat dlouhé molekuly DNA s jednotlivými sekvencemi základních bloků. Hustota záznamu dat, která je tímto způsobem dosahována, je řádově vyšší než u stávajících magnetických nebo pevných technologií a doba skladování dosahuje tisíce, nikoli desítky let. Trvanlivost a hustota údajů o DNA by byla zvláště užitečná pro archivaci, ne-li pro některá významná omezení.
„Jednou z největších výzev je výroba DNA,“říká Ulrich Keizer, profesor aplikované fyziky na Cambridge University. - Syntéza de novo molekul DNA s danými sekvencemi základních jednotek je poměrně dlouhá, velmi pracná a vyžaduje použití enzymů. Ale s naším přístupem to bylo snazší - je to jako stavět model z cihel LEGO. Stačí smíchat ingredience, zahřát a ochladit je. “
Čtení dat uložených v sekvencích DNA je také pomalé a drahé. Technologie sekvenování prošla dlouhou cestou, ale stále se spoléhá na výrobu miliard kopií molekuly pro zesílení signálů z proteinových interakcí. Alternativní metoda sekvenování prochází molekulou DNA nanoporou a čte sekvenci v reálném čase na základě změn iontového proudu, jak jimi procházejí různé páry bází. Ačkoli je to levnější a efektivnější, čtení bitů ze sekvence DNA je pro skladování stále příliš náročné.
Autoři nové práce vyvinuli přístup, který vám umožní snadno a přesně přečíst informace pomocí nanopórů a zapsat je jednoduše smícháním látek. Klíčem k novému přístupu je kontrola „žíhání“lepivých konců jednovláknové DNA. Nukleotidová sekvence v kostře DNA je stejná ve všech použitých molekulách, ale komplementární vlákno, které je biotinylované, může obsahovat další báze. Když je komplementární řetězec biotinylovaný, bude se vázat na molekuly streptavidinu, což usnadní detekování změn iontového proudu, když DNA prochází nanoporou. V souladu s tím je přítomnost této látky na určité části DNA zaznamenána v programu čtení jako "1" a její absence jako "0".
Nová technologie pro psaní a čtení informací používá další jednovláknovou DNA, která po funkcionalizaci přetrvává, což usnadňuje mazání a přepisování informací. Data zůstávají šifrována biotinylovanými vlákny, která trčí. To je možné, protože pouze někdo, kdo zná sekvenci lepivých konců jednovláknové DNA, bude vědět, jakou sekvenci musí mít komplementární řetězec spojený se streptovidinem, aby mohl mít sekvenci jedniček a nul získaných sekvenováním nanopor. Nyní vědci plánují rozšíření technologie, experimentování s látkami jinými než streptovidin, aby se zvýšila účinnost procesů zaznamenávání a mazání informací.
Autor: Nikita Shevtsev
Propagační video: