31 marzo 2013

L'alba dei transistor viventi.

A Stanford fanno sul serio. Uno studio pubblicato su Science il 28 Marzo 2013 contiene la descrizione del transcriptor: il primo transistor biologico, nel quale DNA e di RNA prendono il posto dei semiconduttori.

Analogamente a quanto accade in elettronica, dove il transistor controlla il flusso di elettroni in un circuito e lo può all'occorrenza amplificare, così il transcriptor, in questo caso, controlla il flusso dell'RNA polimerasi, nel suo viaggio lungo i filamenti del DNA. E può a sua volta fare da amplificatore genetico: una variazione molto piccola nell'espressione dell'integrasi può generre una variazione significativa nell'espressione di eventuali altri due geni.  

I bioingegneri di Stanford con il transcriptor hanno realizzato porte logiche dotate di una propria "Boolean Integrase Logic" (immagine sotto). 

Non siamo ancora al "computer biologio", certo, ma se pensiamo alla rivoluzione che i transistor sono stati in grado di generare con l'elettronica moderna, immagino che questa nuova strada, anche in relazione a tutte le possibili applicazioni per la salute, potrà essere non meno rivoluzionaria.
Andrea Mameli www.linguaggiomacchina.it 31 Marzo 2013

Amplifying Genetic Logic Gates
Jerome Bonnet, Peter Yin, Monica E. Ortiz, Pakpoom Subsoontorn, Drew Endy 
Science DOI: 10.1126/science.1232758
Published Online March 28, 2013
Abstract
Organisms must process information encoded via developmental and environmental signals to survive and reproduce. Researchers have also engineered synthetic genetic logic to realize simpler, independent control of biological processes. We developed a three-terminal device architecture, termed the transcriptor, that uses bacteriophage serine integrases to control the flow of RNA polymerase along DNA. Integrase-mediated inversion or deletion of DNA encoding transcription terminators or a promoter modulate transcription rates. We realize permanent amplifying AND, NAND, OR, XOR, NOR, and XNOR gates actuated across common control signal ranges and sequential logic supporting autonomous cell-cell communication of DNA encoding distinct logic gate states. The single-layer digital logic architecture developed here enables engineering of amplifying logic gates to control transcription rates within and across diverse organism.


Rewritable Boolean Integrase Logic Gates
A. constitutive promoter expresses both integrases, Int A and Int B. Control signals drive expression of recombination directionality factors (RDFs); BP sites used in permanent gates are replaced by LR sites recognized by integrase/RDFs complexes, producing rewritable (Rw) logic gates.
B. Rewritable logic element schematics for all gates presented in the main text.

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