Протоклетки используют ДНК-логику для общения и вычислений
Новое исследование приближает создание синтетических протоклеток с химическим "познанием" и может быть полезно в биосенсинге и терапии.
Молекулярные компьютеры на основе ДНК используют программируемые взаимодействия между цепями ДНК для преобразования входных данных в закодированные выходные. Однако они работают медленно, так как функционируют в "химическом супе", полагаясь на случайную молекулярную диффузию для выполнения каждого вычислительного шага.
Размещение этих процессов внутри искусственных клеткоподобных структур — протоклеток, способных посылать друг другу входные и выходные ДНК-сигналы, — ускорит молекулярные вычисления и защитит заключённые цепи ДНК от деградации ферментами, присутствующими в крови.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Nanotechnology, команда под руководством профессора Стивена Манна из Бристольского университета и профессора Тома де Грифа из Технического университета Эйндховена разработала новый подход BIO-PC (Biomolecular Implementation Of Protocell communication). Он основан на сообществах полупроницаемых капсул (протеинозом), содержащих разнообразные ДНК-логические вентили, которые вместе могут использоваться для молекулярного зондирования и вычислений.
Компартментализация (разделение на отсеки) увеличивает скорость, модульность и проектируемость вычислительных схем, снижает перекрёстные помехи между цепями ДНК и позволяет молекулярным схемам функционировать в сыворотке крови.
Этот новый подход закладывает основу для использования платформ связи протоклеток, чтобы приблизить встроенные молекулярные управляющие схемы к практическому применению в биосенсинге и терапии.
Профессор Манн из Бристольского центра исследований протожизни отметил: "Способность к химической коммуникации между умными искусственными клетками с использованием ДНК-логических кодов открывает новые возможности на стыке нетрадиционных вычислений и подобных жизни микроскопических систем. Это должно приблизить молекулярные управляющие схемы к практическому применению и дать новое понимание того, как протоклетки, способные обрабатывать информацию, могли функционировать в начале жизни".