Группа ученых из Гарвадского университета разработала
метод, позволяющий при помощи технологии редактирования генома CRISPR/Cas
производить запись двоичных данных, содержащих информацию об определенных
событиях, произошедших внутри живой клетки. До последнего времени самый большой
объем информации, которую удавалось "записать" в недра живой клетки,
составлял всего 11 бит, меньше, чем требуется для кодирования двух символов в
обычном компьютере. Гарвардские ученые сообщают, что записанные ими в геном
бактерий 100 байт информации являются далеко не пределом, ведь в клетки
простейших микроорганизмов, к примеру Sulfolobus tokodaii, можно записать более
3000 байт информации.
Более того, специально выращенные синтетические
бактерии, имеющие очень длинный генетический код, могут иметь информационный
объем, сопоставимый с объемом современных жестких дисков.
Технология CRISPR/Cas работает, вырезая короткие участки
ДНК из генома-донора, в качестве которого использовался геном одного из
инфекционных вирусов. Эти участки вставляются в геном микроорганизма в
определенных местах. Этот механизм, в котором также используются функции РНК,
весьма напоминает механизм естественной защиты, который внедряет в геном живых
клеток участки вирусного генома для того, чтобы обмануть настоящие вирусы,
атакующие клетки.
Информация кодируется как раз в виде участков вирусной
ДНК, так называемых олигомеров. При этом, новые вирусные участки внедряются в
генетический код, замещая собой старые вирусные участки, это позволяет всему
геному микроорганизма в целом сохранить свою работоспособность.
Для записи информации ученые использовали штамм бактерий
E.Coli, ДНК которых уже содержало цепочки белковых последовательностей под
названием Cas. Введенные в бактерию ферменты Cas1 и Cas2 обеспечили то, что
соответствующие места в генетическом коде были замещены искусственными
вирусными олигомерами строго в последовательности, с которой они вводились
внутрь клетки.
Процесс чтения записанной информации заключается в
проведении обратной процедуры, которая последовательно вырезает из ДНК участки
синтетического кода. "По существу, считывая информацию, мы производим
измерения изменений концентрации определенных нуклеиновых кислот" - пишут
ученые, - "Более идеальным вариантом являлось бы использование
промежуточных молекул РНК, и к этому мы, может быть, придем в недалеком
будущем".
