Cambridgen yliopiston Cavendish-laboratorion tutkijat ilmoittivat kehittävän menetelmän, jonka avulla salattu tieto voidaan tallentaa DNA-molekyyleihin ja kirjoittaa uudelleen. Tutkijat puhuivat tästä Nano Letters -lehdessä.
Cambridgen yliopiston Cavendish-laboratorion tutkijat ilmoittivat kehittävän menetelmän, jonka avulla salattu tieto voidaan tallentaa DNA-molekyyleihin ja kirjoittaa uudelleen. Tutkijat puhuivat tästä Nano Letters -lehdessä.
Tietojen tallentamisen perustana geneettiselle koodille on syntetisoida pitkät DNA-molekyylit peruslohkojen yksittäisillä sekvensseillä. Tietojen tallennustiheys, joka tällä tavoin saavutetaan, on suuruusluokkaa suurempi kuin nykyisissä magneettisissa tai solid-state-tekniikoissa, ja tallennusaika saavuttaa tuhansia, ei kymmeniä vuosia. DNA-datan kestävyys ja tiheys olisivat erityisen hyödyllisiä arkistointiin, ellei joihinkin merkittäviin rajoituksiin.
"Yksi suurimmista haasteista on DNA: n tekeminen", sanoo Cambridge Universityn sovelletun fysiikan professori Ulrich Keizer. - DNA-molekyylien de novo -synteesi tietyillä emäksisten sekvenssien kanssa on melko pitkä, erittäin työläs ja vaatii entsyymien käyttöä. Mutta lähestymistapanamme on tullut helpompaa - se on kuin mallin rakentaminen LEGO-tiileistä. Sekoitat vain ainesosat, lämmitä ja jäähdytä ne."
DNA-sekvensseihin tallennetun datan lukeminen on myös hidasta ja kallista. Sekvensointitekniikka on edennyt pitkälle, mutta se riippuu edelleen suuresti miljardien kopioiden tekemisestä molekyylistä vahvistaakseen signaaleja proteiinien vuorovaikutuksista. Vaihtoehtoinen sekvensointimenetelmä kuljettaa DNA-molekyylin nanoporen läpi ja lukee sekvenssin reaaliajassa ionivirran muutosten perusteella, kun eri emäsparit kulkevat sen läpi. Vaikka se on halvempaa ja tehokkaampaa, bittien lukeminen DNA-sekvenssistä tällä tavoin on edelleen liian aikaa vievää varastointitekniikoille.
Uuden työn kirjoittajat ovat kehittäneet lähestymistavan, jonka avulla voit helposti ja tarkkaan lukea tietoa nanoporaa käyttämällä ja kirjoittaa sen yksinkertaisesti sekoittamalla aineita. Avain uuteen lähestymistapaan on hallita yksijuosteisen DNA: n tarttuvien päiden "hehkuttamista". DNA-rungossa oleva nukleotidisekvenssi on sama kaikissa käytetyissä molekyyleissä, mutta komplementaarinen juoste, joka on biotinyloitu, voi sisältää muita emäksiä. Kun komplementaarinen juoste on biotinyloitunut, se sitoutuu streptavidiinimolekyyleihin, jolloin on helppo havaita ionivirran muutokset DNA: n kuljettaessa nanoporaan. Vastaavasti tämän aineen läsnäolo tietyssä DNA-osassa lukuohjelmassa merkitään "1" ja sen puuttuminen "0".
Uusi tekniikka tietojen kirjoittamiseen ja lukemiseen käyttää ylimääräistä yksijuosteista DNA: ta, joka pysyy kiinni toiminnallisuuden jälkeen, mikä helpottaa tietojen poistamista ja kirjoittamista. Tiedot pysyvät salattuina biotinyloituneiden filamenttien irtoamalla. Tämä on mahdollista, koska vain joku, joka tuntee yksijuosteisen DNA: n tarttuvien päiden sekvenssin, tietää mitä sekvenssillä streptovidiiniin kytketyllä komplementaarisella juosteella täytyy olla, jotta nanoporan sekvensoinnilla saatavat sekvenssit ja nollat saadaan. Nyt tutkijat suunnittelevat tekniikan laajentamista, kokeilua muiden aineiden kuin streptovidiinin kanssa tietojen tallennus- ja poistoprosessien tehokkuuden parantamiseksi.
Kirjoittaja: Nikita Shevtsev
Mainosvideo: