Транскриптор - Transcriptor

Для первого шага в экспрессии генов см. Транскрипция (генетика).

А транскриптор это транзистор -подобное устройство, состоящее из ДНК и РНК а не полупроводниковый материал Такие как кремний. До своего изобретения в 2013 году транскриптор считался важным компонентом для создания биологические компьютеры.[1]

Фон

Чтобы функционировать, современный компьютер нуждается в трех разных способностях: он должен уметь информация о магазине, передавать информацию между компонентами и обладать базовыми система логики.[2] До марта 2013 года ученые успешно продемонстрировали способность хранить и передавать данные с использованием биологических компонентов, состоящих из белков и ДНК.[2] Простой двухконтактный логические ворота был продемонстрирован, но требовал нескольких уровней входных данных и поэтому был непрактичным из-за трудностей масштабирования.[3]

Изобретение и описание

28 марта 2013 г. команда биоинженеры из Стэндфордский Университет во главе с Дрю Энди объявили, что они создали биологический эквивалент транзистора, который они назвали «транскриптором». То есть они создали трехполюсное устройство с логической системой, которая может управлять другими компонентами.[2][3] Транскриптор регулирует поток РНК-полимераза через цепь ДНК, используя специальные комбинации ферментов для управления движением.[1] По словам участника проекта Джерома Боннета: «Выбор ферментов очень важен. Мы тщательно отбирали ферменты, которые действуют в бактериях, грибах, растениях и животных, чтобы биокомпьютеры можно было создавать в самых разных организмах».[1]

Транскрипторы могут копировать традиционные И, ИЛИ ЖЕ, НИ, NAND, XOR, и Ворота XNOR с эквивалентами, которые Энди назвал «логическими элементами логической логики (BIL)», в однослойном процессе (т. е. без необходимости использования нескольких экземпляров более простых элементов для создания более сложных).[2][3] Как и традиционный транзистор, транскриптор может усиливать входной сигнал.[1] Группа транскрипторов может выполнять практически любые вычисления, включая подсчет и сравнение.[2][4]

Влияние

Стэнфорд посвятил дизайн ворот BIL всеобщее достояние, что может ускорить его внедрение.[1] По словам Энди, другие исследователи уже использовали ворота для перепрограммирования метаболизм когда команда Стэнфорда опубликовала свое исследование.[4]

Вычисления с помощью транскриптора все еще очень медленные; Между получением входного сигнала и генерацией выходного сигнала может пройти несколько часов.[5] Энди сомневался, что биокомпьютеры когда-либо будут такими же быстрыми, как традиционные компьютеры, но добавил, что это не цель его исследования. «Мы создаем компьютеры, которые будут работать там, где ваш мобильный телефон не будет работать», - сказал он.[2] Медицинские устройства со встроенными биологическими компьютерами могут отслеживать или даже изменять поведение клеток изнутри тела пациента.[1] ExtremeTech пишет:

Однако в будущем потенциал реальных биологических компьютеров огромен. По сути, мы говорим о полнофункциональных компьютерах, которые могут чувствовать свое окружение, а затем манипулировать своими клетками-хозяевами, чтобы они делали что угодно. Биологические компьютеры могут использоваться в качестве системы раннего предупреждения о болезнях или просто в качестве диагностического инструмента ... Биологические компьютеры могут приказать своим клеткам-хозяевам прекратить производство инсулина, выкачать больше адреналина, воспроизвести некоторые здоровые клетки для борьбы с болезнями, или прекратить воспроизводство при обнаружении рака. Биологические компьютеры, вероятно, позволят избежать использования многих фармацевтических препаратов.[1]

Калифорнийский университет в Беркли биохимический инженер Джей Кислинг сказал, что транскриптор «ясно демонстрирует мощь синтетической биологии и может революционизировать наши вычисления в будущем».[4]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм Себастейн Энтони (29 марта 2013 г.). «Стэнфорд создает биологические транзисторы, последний шаг к компьютерам внутри живых клеток». Экстремальные технологии. Получено 29 марта, 2013.
  2. ^ а б c d е ж Роберт Т. Гонсалес (29 марта 2013 г.). «Это новое открытие, наконец, позволит нам создавать биологические компьютеры». IO9. Получено 29 марта, 2013.
  3. ^ а б c Жером Бонне; Питер Инь; Моника Э. Ортис; Pakpoom Subsoontorn; Дрю Энди (28 марта 2013 г.). "Усиление генетических логических ворот". Наука. 340 (6132): 599–603. Bibcode:2013Наука ... 340..599B. Дои:10.1126 / наука.1232758. PMID  23539178. S2CID  206546590.
  4. ^ а б c Лиза М. Кригер (29 марта 2013 г.). «Биологический компьютер, созданный в Стэнфорде». Новости Сан-Хосе Меркьюри. Получено 29 марта, 2013.
  5. ^ Кэтрин Бурзак (28 марта 2013 г.). «Как сделать компьютер из живой клетки». Обзор технологий MIT. Mashable. Получено 30 марта, 2013.

внешняя ссылка