Kembridžas universitātes Kavendišas laboratorijas pētnieki paziņoja par tādas metodes izveidi, kas ļaus šifrētus datus glabāt DNS molekulās, kā arī pārrakstīt. Zinātnieki par to runāja žurnālā Nano Letters.
Kembridžas universitātes Kavendišas laboratorijas pētnieki paziņoja par tādas metodes izveidi, kas ļaus šifrētus datus glabāt DNS molekulās, kā arī pārrakstīt. Zinātnieki par to runāja žurnālā Nano Letters.
Informācijas glabāšanas ideja, izmantojot ģenētisko kodu, ir sintezēt garas DNS molekulas ar atsevišķām pamata bloku sekvencēm. Datu ierakstīšanas blīvums, kas tiek sasniegts šādā veidā, ir par lielumu, kas lielāks par esošajām magnētisko vai cietvielu tehnoloģijām, un glabāšanas laiks sasniedz tūkstošus, nevis desmitus gadu. DNS datu izturība un blīvums būtu īpaši noderīgi arhivēšanai, ja ne dažiem nozīmīgiem ierobežojumiem.
“Viens no lielākajiem izaicinājumiem ir DNS veidošana,” saka Kembridžas universitātes lietišķās fizikas profesors Ulrihs Keizars. - DNS molekulu de novo sintēze ar dotajām pamatvienību sekvencēm ir diezgan ilga, ļoti darbietilpīga un prasa izmantot fermentus. Bet ar mūsu pieeju tas ir kļuvis vienkāršāks - tas ir kā modeļa būvēšana no LEGO ķieģeļiem. Jūs vienkārši sajaucat sastāvdaļas, sasildāt un atdzesējat."
DNS sekvencēs saglabāto datu lasīšana ir arī lēna un dārga. Secināšanas tehnoloģija ir nogājusi garu ceļu, taču tā joprojām ir ļoti atkarīga no tā, ka tiek izgatavoti miljardiem molekulas eksemplāru, lai pastiprinātu signālus no mijiedarbības ar olbaltumvielām. Alternatīva secības noteikšanas metode iziet DNS molekulu caur nanoporu un nolasa secību reālā laikā, pamatojoties uz jonu strāvas izmaiņām, jo caur to iziet dažādi bāzes pāri. Lai arī tas ir lētāks un efektīvāks, bitu nolasīšana no DNS sekvences šādā veidā joprojām ir pārāk laikietilpīga uzglabāšanas tehnoloģijām.
Jaunā darba autori ir izstrādājuši pieeju, kas ļauj viegli un precīzi nolasīt informāciju, izmantojot nanoporus, un pierakstīt to, vienkārši sajaucot vielas. Jaunās pieejas atslēga ir kontrolēt vienpavediena DNS lipīgo galu “atkvēlināšanu”. Nukleotīdu secība DNS mugurkaulā ir vienāda visās izmantotajās molekulās, bet komplementārā virkne, kas ir biotinilēta, var saturēt citas bāzes. Kad papildinošā virkne ir biotinilēta, tā saistīsies ar streptavidīna molekulām, padarot to viegli uztveramu jonu strāvas izmaiņām, kad DNS iet caur nanoporu. Attiecīgi šīs vielas klātbūtni noteiktā DNS daļā lasīšanas programmā reģistrē kā "1", bet tās neesamību - "0".
Jaunajā informācijas rakstīšanas un lasīšanas tehnoloģijā tiek izmantota papildu vienpavediena DNS, kas paliek funkcionāla, kas atvieglo informācijas dzēšanu un pārrakstīšanu. Dati paliek šifrēti, izliekoties biotinilētiem pavedieniem. Tas ir iespējams, jo tikai kāds, kurš zina vienpavediena DNS lipīgo galu secību, zinās, kādai jābūt ar streptovidīnu saistītajai komplementajai virknei, lai būtu nulle un tās, kas iegūtas ar nanoporu sekvencēšanu. Tagad pētnieki plāno palielināt tehnoloģiju, eksperimentēt ar vielām, kas nav streptovidīns, lai uzlabotu informācijas reģistrēšanas un dzēšanas procesu efektivitāti.
Autors: Ņikita Ševcevs
Reklāmas video: