La expresión génica es fundamental en la vida, donde cada célula enciende y apaga genes específicos. Por lo tanto, un dispositivo autónomo que pueda controlar el encendido y apagado tendría un gran valor en la atención médica.
Los circuitos genéticos sintéticos son una tecnología para controlar la expresión génica y programar las células para realizar las funciones deseadas. Por lo tanto, aumentar la complejidad del circuito genético nos permitirá controlar los destinos celulares con mayor precisión.
Sin embargo, la complejidad de los circuitos genéticos sigue siendo baja. Esto se debe a que, en los sistemas convencionales de reacción-difusión, las enzimas y los sustratos se proporcionan por separado, y la unión no específica de las enzimas a los sustratos provoca una diafonía involuntaria entre los diferentes circuitos.
Investigadores liderados por la Universidad de Osaka, en un proyecto de investigación conjunto con la Universidad de Tokio, la Universidad de Kyoto y la Universidad de Waseda, construyeron chips lógicos de genes integrados llamados "nanochips de genes". Utilizando factores integrados en los nanochips, estos nanochips autocontenidospuede activar y desactivar genes dentro de un solo chip, evitando la diafonía no deseada.
Los investigadores mostraron las respuestas autónomas de los nanochips en las células artificiales: detección ambiental, cálculo de la información y salida del producto a nivel de un solo chip. Los resultados de su investigación se publicaron en Nanotecnología de la naturaleza .
la nanotecnología del ADN es un método versátil que se utiliza para construir estructuras personalizadas y controlar diseños moleculares precisos. Los investigadores utilizaron una lámina rectangular 90 nm de ancho, 60 nm de profundidad, 2 nm de alto y enzima integrada, ARN polimerasa RNAP, unenzima que sintetiza ARN a partir de una plantilla de ADN y múltiples sustratos de genes diana.
La capacidad de nano-diseño de la nanotecnología del ADN le permite al investigador diseñar racionalmente los niveles de expresión génica al cambiar las distancias intermoleculares entre la enzima y los genes objetivo, lo que afecta la eficiencia de la colisión y la reacción posterior.
Los investigadores integraron más sensores. Idealmente, un sensor que sea capaz de detectar cualquier tipo de señal debería tener limitaciones de diseño mínimas. Sin embargo, los métodos convencionales han sufrido varias limitaciones por ejemplo, materiales. Esto se debe a que, en los circuitos genéticos convencionales, el sensor forma parte del sustrato de la enzima p. ej., ADN en la transcripción; consulte la Nota para más detalles.
Por el contrario, en este estudio, la parte del sensor fue independiente de la reacción enzimática. Por lo tanto, los investigadores pueden usar cualquier material sensor que cambie la distancia intermolecular efectiva en el reconocimiento de señal, permitiendo la construcción de varios sensores que responden a señales distintas microARN,compuestos químicos, proteínas y luz. Además, al combinar e integrar sensores que responden a señales distintas, los investigadores han tenido éxito en la foto reprogramación de los circuitos genéticos.
Finalmente, el nanochip permitió a los investigadores simplificar la construcción de un circuito genético que respondía a una célula artificial, una gota de agua en aceite, y pudieron calcular su perfil de miRNA, simplemente mezclando los chips ortogonales, expandiendo la potenciadel circuito genético.
El autor correspondiente Hisashi Tadakuma dice: "Todos los factores necesarios para las reacciones de transcripción se encuentran en este nanochip integrado, por lo que la detección ambiental, el cálculo de la información y la salida del producto se pueden completar a nivel de un solo chip. En el futuro cercano, los nanochips autónomos seránútil para mantener la célula en un estado saludable mediante el control de la expresión génica espacial y temporalmente, lo que representará el ideal del dicho "la prevención es la mejor cura".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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