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Linguagem de programação química constrói DNA sintético

Linguagem de programação química constrói DNA sintético
Visão artística de como moléculas de DNA são programadas para funcionar como um computador químico, executando "programas moleculares".[Imagem: Yan Liang]

Resultados químicos

Brevemente, químicos e biólogos poderão escrever instruções para programar moléculas de DNA para funções específicas de forma muito parecida com o que os programadores de computador fazem hoje com linguagens como C ou Python.

A diferença é que, em vez de resultados mostrados na tela de um computador, o programa químico dará "resultados químicos" reais.

Yuan-Jyue Chen e seus colegas da Universidade de Washington, nos Estados Unidos, desenvolveram uma linguagem de programação que permite projetar redes para controlar as reações químicas em soluções.

Essas redes poderão servir como aplicadores "inteligentes" de medicamentos ou detectores de doenças em nível celular.

Redes de reações químicas

As redes de reações químicas são essencialmente aquelas equações que os professores de química usam para ensinar como as reações ocorrem.

Yuan-Jyue Chen foi um passo além e usou essas equações para escrever programas que dirigem o comportamento de moléculas sintéticas especialmente projetadas para funções específicas.

"Nós usamos o formalismo das redes de reações químicas como uma 'linguagem de programação', e nossa arquitetura de DNA pode, em princípio, implementar qualquer comportamento que possa ser matematicamente expresso dessa forma," escreveu Chen.

Nos computadores, para fazer uma tarefa diferente basta escrever um novo programa. Na química, porém, cada reação deve ser construída a partir do zero, quase como se cada programa exigisse seu próprio computador.

Os pesquisadores então criaram uma espécie de "computador químico": "Ao contrário dos circuitos lógicos, nossa formulação naturalmente permite o processamento complexo de sinais de entrada químicos e biológicos intrinsecamente analógicos."

Linguagem de programação química constrói DNA sintético
Exemplo das instruções da "linguagem de programação química" - A, B e C seriam moléculas de DNA diferentes. [Imagem: Yan Liang]

Linguagem de programação química

O objetivo da nova plataforma é dispor de uma ferramenta mais genérica, projetada para criar moléculas sintéticas de DNA que possam variar de acordo com as funções desejadas - e essas moléculas deverão ser capazes de se comportar como suas equivalentes biológicas, realizando ou alterando as funções naturais do corpo.

"Nós implementamos vários tipos de reações para fabricação de blocos fundamentais e, em seguida, combinamos esses blocos em uma rede que realiza, no nível molecular, um algoritmo usado em sistemas de controle distribuído para chegar a um consenso entre vários agentes," escreveram os pesquisadores.

A "linguagem de programação química" ainda não está pronta para ser aplicada na medicina ou na biologia, mas os pesquisadores acreditam que sua plataforma poderá ser usada para produzir moléculas que se montem sozinhas no interior das células, servindo como sensores ou como agentes terapêuticos.

Bibliografia:

Programmable chemical controllers made from DNA
Yuan-Jyue Chen, Neil Dalchau, Niranjan Srinivas, Andrew Phillips, Luca Cardelli, David Soloveichik, Georg Seelig
Nature Nanotechnology
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nnano.2013.189




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