Pátek 14. května 2021svátek má Bonifác 14 °C občasný déšť Předplatné LN
Lidovky.cz > Orientace > Věda

Počítač pro každou buňku

Buňka.  | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy Buňka. | foto: Reprofoto

Přenos možností dnešních výpočetních technologií přímo do živého organismu by mohl obvod využívající stejných procesů jako živé buňky.

Generace vědců sní o samostatně fungujícím programovatelném molekulárním „počítači“, který by pracoval v nitru živé buňky, reagoval by na změny v její aktivitě a dokázal by nitrobuněčné procesy korigovat a řídit.

Konstrukce takových molekulárních počítačů by mohly měnit životní pochody mikrobů, rostlin i živočichů a ovlivňovat jejich chování. Díky americkým vědcům Maung Nyan Winovi a Christině Smolkeové z California Institute of Technology jsme naplnění této fantaskní vize opět o krok blíž.
Win a Smolkeová zkonstruovali základní prvky elektronických počítačů z molekul ribonukleové kyseliny, jež buňkám slouží jako základní informace pro syntézu bílkovin.

K zelenému světlu ve třech krocích
Srdcem nově představeného molekulárního počítače je ribozym. Tato krátká molekula ribonukleové kyseliny katalyzuje biochemické změny v jiných molekulách.

Win a Smolkeová napojili na ribozym delší řetězec ribonukleové kyseliny, podle kterého buňky syntetizují zvláštní zeleně fluoreskující protein.

Třetí součást představuje molekula ribonukleové kyseliny, jež slouží jako zapínač pro ribozym. Zapínačovou molekulu lze vybrat tak, aby reagovala na zcela specifický podnět, například na přítomnost molekul antibiotika nebo na určitou bílkovinu.

Když vnesli Win a Smolkeová řetězec ribonukleových kyselin do kvasinek, vyráběl se v nich zelený fluoreskující protein. Jeho přítomnost prozrazoval zelenavý svit v buňkách.

V přítomnosti signální molekuly, například bílkoviny, uvedl zapínač do činnosti ribozym a ten narušil řetězec sloužící jako předloha pro výrobu fluoreskujícího proteinu. Syntéza proteinu ustala a v kvasinkách zavládla tma.

Tento jednoduchý logický prvek je obdobou elektronického logického vstupu označovaného jako NOT. Oba fungují stejně. Když přijde do elektronického zařízení tohoto typu elektrický impulz, přeruší se průchod proudu.

Buňka se zabudovaným dálkovým ovládáním
V případě molekulárního počítače znamená příchod bílkovinného signálu konec produkce fluoreskujícího proteinu. Z řetězců ribonukleové kyseliny lze konstruovat různé typy základních „součástek“ molekulárního počítače a z těch pak samozřejmě vytvářet složitější logické prvky. Některé například reagují jen na určitou kombinaci signálů - jakési molekulární heslo. Detailní popis studie otiskl časopis Science.

Oba vědci jsou přesvědčeni, že bude celkem jednoduché vnést uměle vytvořené molekuly ribonukleové kyseliny do savčích buněk nebo do bakterií a propojit větší počet těchto molekul tak, aby v buňce mohly vykonávat složitější operace.

Molekulární logický obvod by mohl reagovat na poměrně komplikovaný signál hned několika molekul, jež jsou produkovány buňkou v různých stavech. Také odezva by mohla být komplexní. Buňka by například spustila produkci širšího spektra chemických látek, od hormonů až třeba po léky.

„Je to neobyčejně důležitý krok na poli syntetické biologie a živých počítačů,“ hodnotí výsledky práce Wina a Smolkeové harvardský expert na živé počítače Kobi Benenson.

Benenson v roce 2007 propašoval do živé buňky logický prvek vytvořený z molekuly DNA. Jako signál použil syntetické molekuly, jež jsou buňkám cizí. Přínos Wina a Smolkeové spočívá kromě jiného i v tom, že jejich součástky pro molekulární počítač reagují v buňce na její vlastní molekuly.

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Lékařské špičky v kauze obřích pojistných podvodů. Hrozí jim až 10 let

Pojistky před soudem. Případem rozsáhlých pojistných podvodů se škodou zhruba... | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy

Premium Uznávaní doktoři „léčili“ neexistující zranění. V kauze tří stovek pojistných podvodů za 50 milionů korun je obžalováno...

Revmatoidní artritida může zkrátit život až o 15 let, varuje imunoložka

MUDr. Zuzana Humlová Ph.D. | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy

Premium Morové rány, pandemie tuberkulózy či cholery jako příčiny smrti medicína už takřka pohřbila. Nebezpečí ale číhá i u...

Tisknu se k zemi. A rakety se blíží! Reportérka pod sprchou raket Hamasu

Izraelský protiraketový systém Iron Dome ničí rakety odpálené z Gazy. | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy

Premium Ležím na trávníku, příjemně teplý večer. Byla by to pohoda, ale je to peklo, místo hvězd totiž počítám na nebi zásahy...

Věděli jste, že můžete ovlivnit riziko vzniku alergie vašeho děťátka?
Věděli jste, že můžete ovlivnit riziko vzniku alergie vašeho děťátka?

Alergie je nemoc dnešní doby. V České republice je až 25 % alergických dětí a tento počet pořád stoupá. Lze nějak vzniku alergie předejít?