000

Вчені закодували 100 байт інформації в геномі бактерій E.Coli

Група вчених з Гарвадської університету розробила метод, що дозволяє за допомогою технології редагування генома CRISPR / Cas проводити запис двійкових даних, що містять інформацію про певні події, що сталися усередині живої клітини. До останнього часу найбільший обсяг інформації, яку вдавалося "записати" в надра живої клітини, становив лише 11 біт, менше, ніж потрібно для кодування двох символів в звичайному комп'ютері. Гарвардські вчені повідомляють, що записані ними в геном бактерій 100 байт інформації є далеко не межею, адже в клітини найпростіших мікроорганізмів, наприклад Sulfolobus tokodaii, можна записати більше 3000 байт інформації. Більш того, спеціально вирощені синтетичні бактерії, що мають дуже довгий генетичний код, можуть мати інформаційний обсяг, який можна порівняти з об'ємом сучасних жорстких дисків.

Технологія CRISPR / Cas працює, вирізаючи короткі ділянки ДНК з генома-донора, в якості якого використовувався геном одного з інфекційних вірусів. Ці ділянки вставляються в геном мікроорганізму в певних місцях. Цей механізм, в якому також використовуються функції РНК, вельми нагадує механізм природного захисту, який впроваджує в геном живих клітин ділянки вірусного генома для того, щоб обдурити справжні віруси, що атакують клітини.

Інформація кодується як раз у вигляді ділянок вірусної ДНК, так званих олігомерів. При цьому, нові вірусні ділянки впроваджуються в генетичний код, заміщаючи собою старі вірусні ділянки, це дозволяє всьому геному мікроорганізму в цілому зберегти свою працездатність.

Для запису інформації вчені використовували штам бактерій E.Coli, ДНК яких вже містило ланцюжки білкових послідовностей під назвою Cas. Введені в бактерію ферменти Cas1 і Cas2 забезпечили те, що відповідні місця в генетичному коді були заміщені штучними вірусними олигомерами строго в послідовності, з якою вони вводилися всередину клітини.

Процес читання записаної інформації полягає в проведенні зворотної процедури, яка послідовно вирізає з ДНК ділянки синтетичного коду. "По суті, зчитуючи інформацію, ми виробляємо вимірювання змін концентрації певних нуклеїнових кислот" - пишуть вчені, - "Більш ідеальним варіантом було б використання проміжних молекул РНК, і до цього ми, може бути, прийдемо в недалекому майбутньому".

Одним з можливих областей застосування розробленої ними технології вчені вважають створення бактерій, які будуть збирати інформацію про умови і про інші мікроорганізми, які існують всередині деяких органів, наприклад, в кишечнику людини. "Такі бактерії можуть вбити інші бактерії і мікроорганізми, які опинилися в безпосередній близькості від них. Випустивши певні ферменти, вони можуть розщепити ДНК вбитих мікроорганізмів і зберегти деякі з ділянок у власному геномі, який пізніше можна буде витягти і вважати записану в нього інформацію" - розповідають вчені, - "Ця ідея здається божевільною, але на світі є бактерії, які роблять щось подібне природним шляхом".

Першоджерело