Новости химической науки > Компьютеры из РНК растут на дрожжах

Исследователи из США смогли организовать рибонуклеиновые кислоты в настраиваемые логические системы, которые могут быть запрограммированы для распознавания и реагирования на определенные молекулы в живых дрожжевых клетках.

Работа открывает дорогу к созданию искусственных компьютерных приборов, которые могут отслеживать условия внутри живой клетки и реагировать на изменения состояния клетки соответствующим образом – например, высвобождать лекарства для лечения заболевшей клетки.

Молекулы РНК могут связываться с молекулярными «устройствами ввода» и принимать различные конформационные состояния. (Рисунок из Science, 2008, 322, 456)

В природе биологические компьютеры на основе РНК контролируют процесс трансляции. До настоящего времени исследователи могли изменить «настройку» лишь м-РНК зеленого флуоресцирующего белка для того, чтобы дрожжевые клетки могли светиться зеленым цветом в качестве отклика на содержание определенных молекул.

В соответствии с заявлением Кристины Смольке (Christina Smolke) из калифорнийского института технологии, можно сделать так, чтобы отклик происходил в ответ на любую молекулярную функцию.

Хотя биологические логические устройства получали и ранее, Смольке подчеркивает, что ее работа описывает общую теоретическую концепцию создания биокомпьютеров на основе РНК. По ее словам, такие системы легко программировать, так как они состоят из трех компонентов, каждый из которых может быть настроен по отдельности по аналогии с электронными модулями plug-and-play.

Сенсор каждого из приборов состоит из аптамера РНК, короткой последовательности, связывающей специфические молекулы-мишени. Этот аптамер с помощью другой цепи РНК спарен с рибозимом, способным к расщеплению м-РНК. При связывании «молекулы-ввода» с сенсором она вызывает конформационное изменение рибозима, которое может как приводить к расщеплению м-РНК, так и к ее блокировке.

Смольке с соавторами использовала новую систему для создания биомолекулярных логических ворот, подобных электронным логическим приборам. Новые устройства на основе РНК являются первыми, которые могут одновременно распознавать две и более молекулы. В простом примере – логическом элементе И флуоресценция в клетках дрожжей наблюдалась лишь при совместном присутствии теофиллина и тетрациклина.

Источник: Science, 2008, 322, 456 (DOI: 10.1126/science.1160311).

метки статьи: #биохимия, #нанотехнологии, #новые материалы