Bakterilerden Genomik Kaset
MIT (Massachussets Teknoloji Enstitüsü) mühendisleri E.Coli bakterisindeki genomu uzun vadeli depolama aygıtına çevirdi. Mühendisler biyoloji tabanlı bu depolama işleminin silinebilir ve kolay işlenebilir olmasını umut ediyor. Bununla birlikte çevre ve tıbbi izleme sensörleri gibi uygulamalar içinde bir umut var.
Elektrik mühendisliği profesörü, bilgisayar uzmanı ve biyoloji mühendisi Timothy Lu, “Bilgiyi bu yolla çok uzun vadeli olarak saklayabilirsiniz” diyor. Bir an bu bakterilerin çevrenizde hatta bağırsaklarınızda yaşadığını düşünün. Bu bakterileri günlerce hatta aylarca dışarıya koyup sonra geri getirip nicel olarak ne olduğunu görebilirsiniz.
Araştırmanın sahibi Lu, Science dergisinde 13 Kasım’da açıklanan yeni stratejiye göre, depolama için bellek sınırlarının bu mevcut yöntemle üstesinden gelineceğini açıkladı.
Bu yeni yöntemle çok sayıda genomik düzenleyici elemanları sınırsız miktarda bilgi saklayabilir. Lu ve yüksek lisans öğrencisi Fahim Farzadfard, araştırma için analog hafızaya depolama için yeni bir sistem kurdular. “Neler ortaya çıkabilir? Ne kadara maruz kalabilir?” ya da “Ne kadar sürer?” gibi verileri elde etmek için bir genomik teyp tasarlayan araştırmacılar herhangi bir bakteriyel DNA dizisine yeni bilgiler yazıyorlar.
İstikrarlı Bellek
MIT mühendisleri E.Coli bakterisini biyoloji tabanlı bellek şeklinde programlayıp bilgileri burada saklamak için hücrelerde üretilen rekombinaz enzimiyle DNA’ya veya belirli bir dizi arasını hedefleyip buraya ekleyebilirsiniz. Ancak bu DNA sadece aktif varlığı önceden belirlenmiş moleküller ya da ışık başka bir tür etken girişiyle üretilebilir. Sonra DNA üretilir, önceden programlanmış genom DNA içerisine eklenir. Bu genom DNA’nın her yerinde olabilir. Dolayısıyla Genom bant kaydedici izlenir ve nerede olduğunun sinyali yazılır. Bu sürece bir kez maruz kalan bakteri belleğinde bilgileri ömür boyunca saklar ve nesilden nesile aktarılır. Bu saklanan bilgiyi almanın ve silmenin bir kaç farklı yolu vardır. Eğer DNA’ ya işlevsiz bir genom parçası takılırsa, bir hücrede saklanan bir bellek olup olmadığı bu şekilde ortaya çıkarılacaktır. Veya araştırmacılar bir genin hedef dizilerini değiştirirler.
Bu araştırmada araştırmacılar hücre tarafından üretilen biyoloji tabanlı sinyal ve molekülleri tespit etmek için ışık, laktoz metabolit olarak adlandırılan IPTG ve bir antibiyotik türevi olan aTc elemanlarını kullandılar. Bilgileri silmek için aynı noktaya farklı bir DNA parçası eklemek şu anda çok verimli, ama üzerinde çalışılıyor. Kaliforniya Üniversitesi, San Diego’ da Yrd. Doç. Shawn Douglas diyor ki, “Bu çalışma çok heyecan verici çünkü bir çok yararlı yeteneği, tek bir sisteme entegre edebiliyorsunuz: uzun ömürlü, analog, paylaştırılmış genomik depolama, ile çeşitli okuma seçenekleri.” diyor. Büyük ölçüde artan toplam bilgi miktarını bütün bir bakteri nüfusu saklayabilir ve bunlardan geri alınabilir.
Bakteriyel Sensörler
Bu aygıt çevre uygulamaları için kullanılabilir. Örneğin; okyanuslardaki karbondioksit seviyeleri, asitlik veya kirleticiler gibi etkenler izlenecektir. Buna ek olarak, bakteriler, birinin sindirim sistemini izleyerek diyet gibi konularda ya da bağırsaktaki bir hastalığı tespit etme gibi konularda bize yardımcı olabilir. Tabi ki bakteriler bu şekilde tasarlanabilirse.
Lu, ”Bu bakteriler mühendislikte işimize yarayabilir. Özellikle biyolojik bilgisayarlar olarak. Karmaşık işlemlerin ve çok zor hesaplamaların yapılacağı bir aygıta dönüşebilir.” diyor. “Bir tüpün içine milyarlarca bakteri yerleştirerek belli depolama ve bilgi işlem gibi işlemlere başlayabiliriz. Bu bize büyük bir enerji tasarrufu getirecektir” diyor Lu. “Başka bir olası uygulama ise beyin hücrelerine yerleştirip belirli bir hastalığın olup olmadığını tespit etmek için kullanılabilir. Bu DNA’ da sakladığınız bilgilerin dönüşü olabilir. Yani bir şey hakkında yazıp sonrada bunları ayıklayabilirsiniz.” diyor Lu.
Önemli Not: Bu makalenin ilk hali Gerçek Bilim’de yayınlanmıştır.
Referanslar ve İleri Okuma
•Massachusetts Institute of Technology. (2014, November 13). Bacteria become ‘genomic tape recorders’, recording chemical exposures in their DNA. ScienceDaily. Retrieved June 16, 2015 from www.sciencedaily.com/releases/2014/11/141113142006.htm
•http://newsoffice.mit.edu/2014/bacteria-storage-device-memory-1113
•Farzadfard, T. K. Lu. Genomically encoded analog memory with precise in vivo DNA writing in living cell populations. Science, 2014; 346 (6211): 1256272 DOI: 10.1126/science.1256272
BİYOLOJİ HABERLERİ
-
Amonyum, Dünya’da Yaşamın Ortaya Çıkmasını Sağladı
-
16 Nisan, 'Dünya Biyologlar Günü'
-
Protonların Aşamalı Değişimi, ATP Sentaz Enzimi ve Mitokondriyum
-
Biyoloji Kongre Sponsorluğu
-
Dünya'da Yaşamın Nasıl Başladığının Sırrı...
-
Kazdağları Yaban Mantarları Eğitim Festivali
-
Işığın Değişmesi İle Algler
-
Trikotilomani Nedir
-
Araştırma üniversitelerinin listesi belli oldu. İşte 10 araştırma üniversitesi
-
Bilim İnsanları Tarafından Yapılan Yeni Çalışmada “Hücre İçi Saati” Bulundu
-
UCLA biyologları yaşlanmayı yavaşlatıyor, meyve sineklerinin ömrünü uzatıyor
-
Bilim insanları betalain sentezlemeyi başarmışlar. Betalain üretmenin bize faydaları nelerdir ?
-
Beyin Tanıdık Yüzleri Nasıl Ayırt Ediyor
-
Hakkâri Sat Dağlarında İki Yeni Buzul Gölü Keşfedildi
-
Her Nöron 1000’den Fazla Mutasyon Taşıyor Olabilir