Молекулярный компьютер работает внутри живой клетки

В калифорнии огромное количество компьютеров, но лишь один из них работает внутри живой дрожжевой клетки.

GFP протеины молекулярный компьютер клетка ДНК РНК схема И-НЕ логическая схема

17.10.08 15:15

Будущие модели живых компьютеров, сделанные из подобной ДНК молекулы РНК, могут использоваться для вычислений в живом организме – т.е. внутри клетки человека – чтобы доставлять лекарства или заправлять иммунную систему при малейшем признаке болезни.

ДНК делится своими основными свойствами с компьютерами – где хранится, обрабатывается и обменивается информация. И в конце 1990х исследователям удалось создать набор молекул ДНК – ДНК компьютер – способных решать простейшие математические задачи.

С тех пор ДНК компьютерам не было равных в задаче 'крестики-нолики', однако они не подходили для высокоскоростной обработки данных, как традиционные компьютеры.

Настоящая сила этих молекулярных устройств в работе и производстве вычислительных процессов внутри биологических систем, где ДНК чувствует себя как дома.

Сегодня в Калифорнийском Технологическом Институте (Caltech) разработаны РНК компьютеры, которые являются более продвинутыми в реализации данной концепции на данный момент. Учёные создали РНК устройство, которое действует как логическая схема, основа электронных компьютеров.

Устройство, созданное в Caltech, обрабатывает входящие сигналы в форме натуральных протеинов клеток и производит выходной сигнал в форме зелёного флуоресцентного протеина (GFP).

Внутри компьютера находится рибозим –короткая молекула РНК, способная вызывать изменении в других молекулах. Он присоединён к последовательности РНК, которую клетка может перевести в GFP, а третья молекула РНК действует в качестве пускового механизма для рибозима, или триггера.

Триггер может быть спроектирован так, чтобы присоединяться к особым молекулам внутри клетки, таким как протеины или антибиотики. После чего каталитический рибозим уничтожает последовательность GFP и не даёт клетке производить больше светящихся протеинов.

Сама по себе структура не является логической схемой: при наличии вводимого протеина производство GFP прекращается. Использование двух пусковых секций образует схему И-НЕ, выпуск которой зависит от присутствия или отсутствия двух вводимых протеинов.

Множественные элементы И-НЕ могут быть использованы для выполнения любых других логических операций.

Команда исследователей считает, что в будущем их элемент легко сможет транспортироваться в бактериальные клетки и в клетки млекопитающих, а так же объединив логические схемы, можно будет выполнять более сложные операции. Это откроет революционные возможности для изучения и лечения биологических систем.

GFP протеин состоит из 238 аминокислот. Его цилиндрическая форма – ключ к его флуоресцентным свойствам.

(Фото: Alexander Brandt, Wikimedia Commons)

Здесь пекарные дрожжи активируют два разных вида GFP, красный и зелёный, на поверхности мембраны.

Когда красные и зелёные протеины сталкиваются внутри клетки, образуется желтоватый оттенок. Это помогает учёным определять, когда два протеина находятся в одной общей позиции в клетке.

(Фото: Alexander Brandt, Wikimedia Commons)

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!

Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!

ПОСЛЕДНИЕ МАТЕРИАЛЫ

Причины роста популярности Астрономии и Космоса среди молодого поколения

Астрономия и космос всегда привлекали внимание людей всех возрастов, но особенно ярко эта наука проявляется среди молодого поколения.

Астрономия и космос всегда привлекали внимание людей всех возрастов, но особенно ярко эта наука проявляется среди молодого поколения. Многие факторы объясняют популярность астрономии среди молодых людей: от увлекательных открытий в области космоса до влияния культурных произведений. Сериалы, фильмы и другие произведения искусства о космических приключениях играют значительную роль в формировании ...

25.02.24 17:55

e-Learning в цифрах: 6 общих фактов, много данных и прогнозы на ближайшее будущее

e-Learning – это обучение с помощью цифровых технологий (Интернета, электронных устройств и специальных программ). Процесс можно организовать в аудиториях или удалённо, одновременно для целой группы или по гибкому графику для каждого. Ранее эта система была не популярна. Затем вспыхнул COVID-19, и все перешли на «удалёнку»: школы, ВУЗы, компании. Электронное обучение стало нужным в глобальном мас...

28.12.23 18:10

Энергорезонатор Neutrino Power Cube - электроэнергия под воздействием невидимого спектра излучений

Следующим этапом на пути к отказу от ископаемого топлива станут, вероятнее всего, энергетические технологии, связанные с возможностью преобразования энергии полей материи Луи де Бройля, обладающих корпускулярно-волновыми свойствами, в электрический ток. Это одно из перспективных направлений в науке, дающее серьёзный шанс диверсифицировать способы получения электроэнергии, а более конкретно, одно и...

30.09.23 06:25

Возобновляются работы по возведению грандиозного километрового небоскреба

Для архитектуры Саудовской Аравии 2023 год оказался просто невероятным. Сначала страна подтвердила, что строительство 170-километрового (105 миль) здания The Line будет продолжено, затем раскрыла планы строительства кубовидной башни, способной вместить 20 зданий Empire State Buildings.

Теперь страна возобновила реализацию своего амбициозного плана по строительству нового самого высокого здания в мире - башни Джидда. С момента завершения строительства в 2010 году дубайская башня Бурдж-Халифа (Burj Khalifa), высота которой составляет 828 м (2 717 футов), остается самым высоким рукотворным сооружением в мире. Хотя окончательная высота башни Джидда пока неизвестна, но она значитель...

22.09.23 09:06

ПОСЛЕДНЕЕ ПО ТЕМЕ: Информатика

e-Learning в цифрах: 6 общих фактов, много данных и прогнозы на ближайшее будущее

28.12.23 18:10

Компьютерный чип со встроенной тканью человеческого мозга получает финансирование от военных

В прошлом году ученые из Университета Монаша создали «DishBrain» — полубиологический компьютерный чип, в электродах которого в лаборатории выращено около 800 000 клеток мозга человека и мыши. Демонстрируя что-то вроде разума, он научился играть в пинг-понг за 5 минут.

Массив микроэлектродов в основе DishBrain был способен как считывать активность в клетках мозга, так и стимулировать их электрическими сигналами, поэтому исследовательская группа создала версию Pong, в которой клетки мозга получали движущийся электрический стимул, чтобы представить, на какой стороне «экрана» находится мяч и как далеко он находится от ракетки. Они позволили клеткам мозга воздейство...

23.07.23 11:58

Появилась безумно спортивная собака-робот с возможностью общения на основе GPT

Китайская компания Unitree открыла предварительные заказы на робота-собаку второго поколения. Go2 может следовать за вами трусцой, выполнять разные гимнастические трюки и даже разговаривать с вами через систему с поддержкой GPT, которая пишет код на лету.

Что касается основных характеристик, эта маленькая робо-собака весит около 15 кг, ростом около 40 см (16 дюймов) и примерно 70 см (28 дюймов) от носа до «хвоста». Его алюминиево-высокопрочный пластиковый корпус при необходимости может нести более половины собственного веса в качестве полезной нагрузки, и он может работать в течение часа или двух без подзарядки аккумулятора. Базовая модель за 1600...

20.07.23 15:56

Революционная система искусственного интеллекта читает мысли и создает текст без имплантов

Исследователи из Техасского университета в Остине создали систему ИИ для чтения мыслей, которая может считывать изображения активности мозга человека и преобразовывать их в непрерывный поток текста. Система семантического декодера может помочь людям, находящимся в сознании, но не способным говорить, например, перенесшим инсульт.

Новый интерфейс мозг-компьютер отличается от других технологий «чтения мыслей», поскольку его не нужно имплантировать в мозг. Исследователи из Университета Остина сделали неинвазивные записи мозга, используя функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ), чтобы реконструировать воспринимаемые или воображаемые стимулы с использованием непрерывного естественного языка. ФМРТ дает изображения ...

02.05.23 11:08

Молекулярный компьютер работает внутри живой клетки

Сообщение от InFuture