Nanotecnologia

DNA-RW: Dados binários são gravados em molécula de DNA

DNA-RW: Dados binários são gravados em molécula de DNA
Em uma mesma célula, a informação pode ser escrita e reescrita até 16 vezes. Ou ela pode ser escrita e perpetuar-se pelas gerações futuras, conforme o microganismo se divide. [Imagem: Bonnet et al./PNAS]

DNA-RW

Cientistas da Universidade de Stanford conseguiram escrever, ler e voltar a escrever dados binários em moléculas de DNA.

Esse DNA-RW (Read and Write) foi criado usando enzimas de bactérias para alterar sequências específicas da molécula de DNA.

Essas sequências podem ter suas posições alternadas à vontade, o que transforma a molécula no equivalente genético de um dígito binário - um bit genético.

"Essencialmente, se a seção do DNA aponta em uma direção, ela representa um 0. Se aponta na outra direção, representa um 1," resume Pakpoom Subsoontorn, um dos autores da façanha.

"O armazenamento programável de dados no DNA de células vivas pode ser uma ferramenta incrivelmente poderosa para estudos sobre o câncer, envelhecimento, desenvolvimento dos organismos, e mesmo do meio ambiente," disse o professor Drew Endy.

Uma das possibilidades teóricas seria contar a frequência da divisão celular, disparando a morte celular programada caso a célula se torne cancerosa.

Bit genético

Enquanto a célula continuar viva, o dado registrado permanecerá gravado, o que torna o dígito genético comparável às memórias não-voláteis da eletrônica.

Mas aqui surge a grande diferença entre o armazenamento eletrônico de dados e o armazenamento biológico: o dado gravado permanece ao longo das gerações.

Os cientistas observaram os organismos unicelulares - nos quais eles gravaram o dado - dividindo-se até 100 vezes, sem que o dado fosse perdido.

Em um dos experimentos, eles regravaram o dado, invertendo o bit genético de 1 para 0, na geração número 90 - e o novo dado passou para as novas gerações. Em um mesmo organismo, o processo pode ser repetido 16 vezes.

DNA-RW: Dados binários são gravados em molécula de DNA
O armazenamento de dados binários em moléculas de DNA recebeu o nome de memória RAD. [Imagem: Bonnet et al./PNAS]

Memória genética RAD

Se, no mundo da informática, o mecanismo pode ser facilmente explicado como um bit genético, em biotecnologia ele recebe o nome bem mais complicado de "inversão de DNA mediado por recombinase", uma referência ao processo enzimático usado para cortar, inverter e recombinar o DNA dentro da célula.

Os pesquisadores chamam sua memória genética de RAD (recombinase addressable data), algo como dado endereçável por recombinase.

Eles usaram esse mecanismo de memória biológica para determinar como micróbios unicelulares fluorescem sob luz ultravioleta - eles ficam vermelhos ou verdes, dependendo da posição da seção do DNA alvejada pela técnica.

Embora pareça simples, a equipe relata que foram necessários três anos de pesquisas e 750 tentativas diferentes, até encontrar as proteínas adequadas para a tarefa.

Computação in vivo

Com a demonstração do armazenamento genético de dados, segundo a equipe, o futuro da computação parece não ser mais uma simples questão de velocidade e quantidade de dados: passa a importar também onde as computações ocorrem e como elas podem impactar nosso entendimento e nossa interação com a vida.

O professor Endy afirma que o próximo passo do trabalho é criar um byte genético - um conjunto de oito bits que possa ser lido e escrito de forma conjunta.

"Eu ainda não estou realmente preocupado com os usos que o armazenamento genético de dados terá no futuro. Por enquanto, tudo o que eu quero é criar bits e bytes biológicos confiáveis e escaláveis. Então nós iremos colocá-los nas mãos de outros cientistas para que eles mostrem ao mundo como os dados genéticos poderão ser usados," afirmou.

Ele acrescenta que o segundo bit deverá levar menos tempo para ser desenvolvido do que o primeiro, e o terceiro menos do que o segundo.

Ainda assim, o pesquisador afirma esperar ter o seu byte genético totalmente funcional dentro de uma década.

Bibliografia:

Rewritable digital data storage in live cells via engineered control of recombination directionality
Jerome Bonnet, Pakpoom Subsoontorn, Drew Endy
Proceedings of the National Academy of Sciences
Vol.: Published online before print
DOI: 10.1073/pnas.1202344109




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