Микроб шпионин, способен да записва информация в ДНК, създадоха учени

Обикновена бактерия е превърната в неуязвим и невидим супершпионин, който записва информация за случващото се както отвън, така и вътре в ДНК, като го пази и предава на поколенията. Става дума за съхраняване на времевата биологична информация при това директно в геномите на клетките. Сигналите задействат вътреклетъчната ДНК продукция, която се записва от CRISPR-CAS система за адаптация.

Харис Уанг и колегите му от Колумбийския университет в Ню Йорк усъвършенстват постигнатото до момента като променят работата на CRISPR - CAS така, че самата система започва да реагира на сигнали отвън и записва информация кога и как те въздействат върху микроба. Учените осъществили това като поставили две допълнителни нишки ДНК под формата на пръстен в обикновена бактерия . В едната има редактор на генома, а в другата особена последователност на генетични букви – нуклеотиди, които заставят този пръстен от ДНК да копира сам себе си.

Според Уанг CRISPR - CAS е модифициран по такъв начин, че започва да вкарва нови ДНК фрагменти в генома на микробите, но не при появата на нови вируси, а на строго определени интервали. Подходът позволява стабилен запис в продължение на няколко дни и точно възстановява времевата и родословна информация чрез последователността на масивите. Всичко това дава възможност за измерване на динамичните клетъчни състояние и промените на външната среда и ще има приложение за хрониката на биологичните събития в голям мащаб.

Учените вярват, че по-сложни и усъвършенствани версии на тези шпиони от микрокосмоса могат да изпълняват ролята на медицински сензори, датчици на различни токсични и ли радиоактивни вещества, но и да решават още по-сложни задачи.
ДНК молекулите са надеждно устройство за съхраняване на информация, при това добре защитено от грешки при четенето и записа. Учените се опитват да ги приспособят за съхраняване на произволни данни от 1988 г., когато първи американските биоинформатици успяват да запишат 7,9 килобайта информация върху молекула на ДНК и да я разчетат.

Преди пет години биолози от Харвард за първи път „разпечатаха“ в книга молекулите на ДНК и я прочетоха с помощта на обикновен секвенатор на генома, а преди година учени от университета във Вашингтон се научиха да записват изображения в нишките на генетичния код и да ги четат, достигайки до рекордно висока плътност на записа.

Тези подходи обаче притежават един общ недостатък и той е, че използват „голи“ молекули ДНК, които остават стабилни и четливи само в тръби и лаборатории. На практика те са единствено за еднократна употреба–могат да бъдат записани и разчетени само веднъж, а това не позволява използването на подобни системи на генетична памет като пълноценен заместител на съвременните носители на информация.

Миналата година известният молекулярен биолог Джордж Черч се справи с този проблем, приспособявайки бактериалната антивирус – системата CRISPR - CAS, за да записва последователно информацията в ДНК на микробите, превръщайки я във вид на „флаш устройство“. И сега екипът на проф. Уанг осъществи следващата логична стъпка, създавайки микроба шпионин.

По статията работи: Гергана Караилиева

Източник: ria.ru

Снимка: niaid.nih.gov