Vedci z Cavendish Laboratory na University of Cambridge oznámili vytvorenie metódy, ktorá umožní ukladanie a prepisovanie šifrovaných údajov v molekulách DNA. Vedci o tom hovorili v časopise Nano Letters.
Vedci z Cavendish Laboratory na University of Cambridge oznámili vytvorenie metódy, ktorá umožní ukladanie a prepisovanie šifrovaných údajov v molekulách DNA. Vedci o tom hovorili v časopise Nano Letters.
Myšlienka ukladania informácií pomocou genetického kódu je syntetizovať dlhé molekuly DNA s jednotlivými sekvenciami základných blokov. Hustota záznamu údajov, ktorá sa týmto spôsobom dosahuje, je rádovo vyššia ako v existujúcich magnetických technológiách alebo technológiách v tuhej fáze a doba ukladania dosahuje tisíce, nie desiatky rokov. Trvanlivosť a hustota záznamu údajov v DNA by bola obzvlášť užitočná na archiváciu, ak nie na niektoré významné obmedzenia.
„Jednou z najväčších výziev je výroba DNA,“hovorí Ulrich Keizer, profesor aplikovanej fyziky na Cambridge University. - De novo syntéza molekúl DNA s danými sekvenciami základných jednotiek je pomerne dlhá, veľmi pracná a vyžaduje použitie enzýmov. Ale s naším prístupom sa to stalo ľahším - je to ako stavať model z tehál LEGO. Stačí len zmiešať ingrediencie, zahriať a ochladiť. ““
Čítanie údajov uložených v sekvenciách DNA je tiež pomalé a nákladné. Technológia sekvencovania prešla dlhú cestu, ale stále sa spolieha na výrobu miliárd kópií molekuly na zosilnenie signálov z proteínových interakcií. Alternatívny spôsob sekvenovania prechádza molekulou DNA cez nanoporu a číta sekvenciu v reálnom čase na základe zmien v iónovom prúde, keď ňou prechádzajú rôzne páry báz. Aj keď je to lacnejšie a efektívnejšie, načítanie bitov z DNA sekvencie týmto spôsobom je pre ukladacie technológie stále príliš časovo náročné.
Autori novej práce vyvinuli prístup, ktorý vám umožní ľahko a presne prečítať informácie pomocou nanopórov a zapísať ich jednoduchým zmiešaním látok. Kľúčom k novému prístupu je kontrola „žíhania“lepkavých koncov jednovláknovej DNA. Nukleotidová sekvencia v kostre DNA je rovnaká vo všetkých použitých molekulách, ale komplementárne vlákno, ktoré je biotinylované, môže obsahovať ďalšie bázy. Keď je komplementárne vlákno biotinylované, bude sa viazať na molekuly streptavidínu, čo uľahčuje detekciu zmeny iónového prúdu pri prechode DNA cez nanoporu. V súlade s tým sa prítomnosť tejto látky v jednej alebo inej časti DNA zaznamená v čítacom programe ako „1“a jej neprítomnosť ako „0“.
Nová technológia na písanie a čítanie informácií používa dodatočnú jednovláknovú DNA, ktorá po funkcionalizácii pretrváva, čo uľahčuje vymazanie a prepisovanie informácií. Dáta zostávajú šifrované biotinylovanými vláknami. Je to možné, pretože iba niekto, kto pozná sekvenciu lepkavých koncov jednovláknovej DNA, bude vedieť, akú sekvenciu musí mať komplementárne vlákno spojené so streptovidínom, aby mohlo mať sekvenciu núl a núl získaných sekvenovaním nanopore. Vedci teraz plánujú rozšíriť túto technológiu, experimentovať s látkami inými ako streptovidín, aby sa zvýšila účinnosť procesov zaznamenávania a vymazávania informácií.
Autor: Nikita Shevtsev
Propagačné video: