Proyecto final de una investigación de un producto de los últimos años

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL ECUADOR

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES

ESCUELA DE CIENCIAS BIOLÓGICAS

Biotecnología y Bioproductos

Proyecto final de una investigación de un producto de los últimos años

Bryan Barrera                                                                       Fecha: 28/06/2016

ADN programado para actuar como un dispositivo de almacenamiento de datos biológica

En el año 2013 se realizó este trabajo para que el ADN sea programado para actuar como un dispositivo de almacenamiento de datos biológica. Los investigadores han codificado un tipo de memoria regrabable en el ADN. Este trabajo es uno de los más grandes avances en el mundo de la ciencia y la tecnología.

Los biólogos sintéticos han buscado durante mucho tiempo idear sistemas de almacenamiento de datos biológicos, ya que podrían ser útiles en una variedad de aplicaciones, y porque el almacenamiento de datos será una función fundamental de los circuitos digitales que el campo espera crear en las células. Estos circuitos de memoria biológicos reescribibles se han hecho previamente, como de los sistemas de factores de transcripción, que pueden ser utilizados para cerrar la expresión de genes en o fuera de una célula. En estos sistemas, una vez que se establece el estado de la memoria del circuito, se puede borrar y codificar con un nuevo estado de la memoria. Como se hace en dispositivos de uso diario, tales como los ordenadores personales (Bonnet et al., 2012).

El ADN es el ácido nucleico que contiene las instrucciones genéticas usadas en el desarrollo y funcionamiento de todos los organismos vivos conocidos, es el modelo para la vida. Sus moléculas son estables, y miles de millones de pares de base caben perfectamente en unas pocas micras en un núcleo celular. Es fácil para una célula leer la información del ADN, una célula no puede volver a escribir nuevos datos en su secuencia de ADN (Pierce, 2010).

Este ADN puede servir como un equipo para monitorear los procesos de la vida. Se transforma el ADN en un sistema de memoria de un bit que puede registrar, almacenar y borrar datos dentro de las células vivas. Un dispositivo de memoria ADN futuro podría utilizarse para realizar un seguimiento de división y diferenciación celular en pacientes con cáncer, o para monitorear lo que sucede a medida que las células se enferman o envejecen (Bonnet et al., 2012).

Hay un montón de sistemas informáticos de supervisión del cuerpo, a partir de chips que pueden nadar a través del torrente sanguíneo a los nanocables que pueden tocar el corazón u otro músculo. Pero hasta ahora, estos sistemas se limitan a unos pocos procesos. Este sistema podría funcionar como la memoria regrabable en el ordenador, grabar y borrar la información una y otra vez. El sistema voltea secuencias de ADN de ida y vuelta entre dos estados, básicamente el equivalente genético de un computador binario. Una orientación de ADN es igual a "uno", y los otros equivalen a "cero". El proceso utiliza una enzima tomada de bacteriófagos para cortar y recombinar el ADN. La enzima recombinasa se traslada a una franja particular de ADN y lo voltea para que sus pares de bases se lean hacia atrás, y una segunda señal voltea de nuevo (Bonnet et al., 2012).

Los investigadores de Stanford Jerome Bonnet y Drew Endy llaman a este proceso como un módulo de datos direccionables de recombinasa, o “RAD” que almacena información digital de forma fiable dentro de un cromosoma. Estos investigadores junto con su equipo trabajaron durante tres años para encontrar el equilibrio correcto de proteínas que volteen de manera fiable las secuencias de ADN de ida y vuelta sin degradarse (Bonnet et al., 2012).  

El sistema consta de un tramo de ADN flanqueado por sitios que señalan a las enzimas hechas por el bacteriófago, dándoles instrucciones para cortar el ADN y volver a pegarla en el cromosoma en la orientación inversa. El dispositivo puede ser activado y desactivado repetidamente hasta 16 veces. Una de las ventajas de este sistema en comparación con el sistema de factores de transcripción es que es totalmente digital. Además, la célula no gasta energía en el almacenamiento de la memoria, más allá del mantenimiento de ADN. Este dispositivo de memoria ADN se podría utilizar para realizar un seguimiento de eventos celulares, tales como la serie de divisiones celulares mediante el cual una célula madre se convierte en una célula adulta diferenciada. Mediante la elaboración de las piezas de un circuito biológico, se espera obtener células para realizar cálculos. Un poco de ADN, por ejemplo, se puede utilizar como un contador para divisiones celulares, tal vez como parte de la circuitería que se apaga una célula cuando la división va mal, como en el cáncer (Bonnet et al., 2012).

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