Imagen de microscopía que muestra verde, Protocélulas sintéticas marcadas con azul oscuro y azul que se utilizan para la comunicación y la computación del ADN. Las protoceldas contienen puertas lógicas de ADN y están atrapadas entre pares de pequeños pilares (objetos grises) en un dispositivo de microfluidos. Barra de escala, 100 μm. Crédito:Universidad de Bristol
El trabajo proporciona un paso hacia la cognición química en protocélulas sintéticas y podría ser útil en biosensores y terapéutica.
Las computadoras moleculares hechas de ADN utilizan interacciones programables entre cadenas de ADN para transformar las entradas de ADN en salidas codificadas. Sin embargo, Las computadoras de ADN son lentas porque operan en una sopa química en la que dependen de la difusión molecular aleatoria para ejecutar un paso computacional.
El ensamblaje de estos procesos dentro de entidades similares a células artificiales (protocélulas) capaces de enviar señales de entrada y salida de ADN entre sí aumentaría la velocidad de los cálculos moleculares y protegería las hebras de ADN atrapadas de la degradación por enzimas presentes en la sangre.
En un nuevo estudio publicado hoy en la revista Nanotecnología de la naturaleza , Un equipo dirigido por el profesor Stephen Mann de la Facultad de Química de la Universidad de Bristol y el profesor Tom de Greef del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad Tecnológica de Eindhoven han desarrollado un nuevo enfoque llamado BIO-PC (Implementación biomolecular de comunicación de protoceldas) basado en comunidades. de cápsulas semipermeables (proteinosomas) que contienen una diversidad de puertas lógicas de ADN que, juntas, pueden usarse para la detección y el cálculo molecular.
La compartimentación aumenta la velocidad, modularidad y designabilidad de los circuitos computacionales, reduce la diafonía entre las cadenas de ADN, y permite que los circuitos moleculares funcionen en el suero.
Este nuevo enfoque sienta las bases para el uso de plataformas de comunicación de protoceldas para acercar los circuitos de control molecular integrados a aplicaciones prácticas en biosensores y terapéutica.
Profesor Mann, del Centro de Bristol para la Investigación de Protolife, dijo:“La capacidad de comunicarse químicamente entre células artificiales inteligentes utilizando códigos lógicos de ADN abre nuevas oportunidades en la interfaz entre la computación no convencional y los sistemas de microescala realistas.
"Esto debería acercar los circuitos de control molecular a las aplicaciones prácticas y proporcionar nuevos conocimientos sobre cómo las protocélulas capaces de procesar la información podrían haber operado en el origen de la vida".
