Po epigenetinio atnaujinimo DNR saugo duomenis bitais

Po epigenetinio atnaujinimo DNR saugo duomenis bitais

DNR egzistuoja tūkstančius metų žmonijos pageidaujamą duomenų saugyklą. Tvirtas ir kompaktiškas, jame tiek daug informacijos, kad vieno gramo duomenų pakanka 10 milijonų valandų didelės raiškos vaizdo įrašą gali sutaupyti.

Tačiau visada yra kur tobulėti.

Naujas metodas dabar leidžia saugoti informaciją DNR kaip dvejetainį kodą – tuos pačius 0 ir 1, kuriuos naudoja įprasti kompiuteriai. Šis metodas vieną dieną galėtų būti pigesnis ir greitesnis nei informacijos kodavimas statybinių blokų, sudarančių DNR, sekoje, kurią šiuo metu naudoja ląstelės ir deda daugiausia pastangų. Dirbtinai sukurtų duomenų saugojimas atitinka naudojamą metodą.

Metodas toks paprastas, kad 60 savanorių iš skirtingų sričių galėjo jį panaudoti norėdami išsaugoti pasirinktą tekstą. Daugelis iš jų iš pradžių netikėjo, kad ši technika veiks, sako Long Qian, Pekino universiteto skaičiavimo sintetinės biologijos specialistas ir tyrimo autorius. 1, kuriame aprašoma technologija.

„Kai jie pamatė seką ir atgavo teisingas eilutes, jie pradėjo tikėti, kad iš tikrųjų gali tai padaryti“, - aiškina ji. Tyrimas šiandien buvo paskelbtas Nature.

Trumpas saugojimas

Ši technika yra tik viena iš daugelio Bandymas paversti DNR tvaria alternatyva prie tradicinių, elektroninės saugojimo galimybės kurie negali neatsilikti nuo pasaulyje didėjančio duomenų kiekio. „Mes pasiekiame fizines ribas“, - sako Nicholas Guise'as, Džordžijos technologijų tyrimų instituto Atlantoje fizikas. "Ir mes nuolat generuojame daugiau duomenų."

Didžiulė DNR saugojimo talpa daro ją patrauklia alternatyva. Be to, gali DNR, apsaugota nuo drėgmės ir ultravioletinių spindulių, gali išsilaikyti šimtus tūkstančių metų. Priešingai, elektroninius standžiuosius diskus reikia keisti kas kelerius metus arba duomenys sugadinami.

Akivaizdžiausias būdas saugoti informaciją DNR yra įterpti duomenis į DNR seką – procesą, kurio metu DNR grandinę reikia susintetinti nuo nulio. Šis metodas yra lėtas ir daug kartų brangesnis nei elektroninis duomenų saugojimas, aiškina Albertas Keungas, sintetinis biologas iš Šiaurės Karolinos valstijos universiteto Rolyje.

Norėdami sukurti pigesnį ir greitesnį būdą, Qian ir jos kolegos kreipėsi į jį „Epigenomas“ – įvairios molekulės, kurias ląstelės naudoja genų veiklai kontroliuoti, nekeičiant pačios DNR sekos. Pavyzdžiui, gali į DNR pridedamos arba iš jos pašalinamos vadinamosios metilo grupės pakeisti savo funkciją.

Qian ir jos kolegos sukūrė sistemą, pagal kurią į reakcijos indą galima pridėti trumpų, surenkamų DNR „statybinių blokų“ su metilo grupėmis arba be jų, kad susidarytų auganti DNR grandinė su tinkamu dvejetainiu kodu. Norėdami gauti duomenis, mokslininkai naudoja DNR sekos nustatymo technika, kuris gali aptikti metilo grupes išilgai DNR grandinės. Rezultatai gali būti interpretuojami kaip dvejetainis kodas, kur metilo grupės buvimas atitinka 1, o nebuvimas – 0.

Pandos portretas DNR

Kadangi technikoje naudojami iš anksto pagaminti DNR fragmentai, jį būtų galima toliau optimizuoti, kad būtų galima gaminti masinę gamybą, sako Keungas. Dėl to būtų daug pigiau nei susintetinti pagal užsakymą sukurtą DNR grandinę kiekvienai saugomai informacijos daliai. Kitas žingsnis, pasak Keungo, bus pamatyti, kaip gerai sistema prisitaiko prie didelių duomenų rinkinių.

Žingsnis šia kryptimi, Qian ir jos kolegos užkodavo ir perskaitė instrukcijas, kaip sukurti tigro iš Han dinastijos senovės Kinijoje atvaizdą ir spalvotą pandos atvaizdą vešlioje žalumoje. Vaizdai buvo užkoduoti beveik 270 000 1 ir 0 arba „bitų“.

Kol kas ši sritis turi sumažinti išlaidas, kad galėtų konkuruoti su elektronine duomenų saugykla, sako Guise'as. „DNR saugykla dar turi nuveikti ilgą kelią, kol ji taps komerciškai svarbi“, - sako jis. "Tačiau reikia trikdančių technologijų."

1. Zhang, C. ir kt. Nature 634, 824–832 (2024).

   Straipsnis
   Google Scholar

Atsisiųskite nuorodas