27 luglio 2017
Credit: Wyss Institute at Harvard UniversityUsando RNA, è possibile inserire nelle cellulebatteriche porte logiche di dimensioni nanoscopiche,il cui funzionamento è analogo a quello deglielementi di base dei circuiti elettronici per computer(red)
biologiacomputer scienceProduzione di farmaci, sostanze chimiche ebiocombustibili: sono questi i compiti dellecellule microbiche ingegnerizzate in modo dainglobare circuiti biologici che possono rilevareinput ambientali diversi, dalla presenza di tossineai segnali infiammatori.Per questa manipolazione delle cellule inlaboratorio c'è ora una nuova frontiera:l'impiego dell'RNA - una molecola biologicafondamentale, coinvolta in numerosi meccanismiche permettono di tradurre le informazionigenetiche contenute nel DNA in proteine -come un vero e proprio circuito logico.Lo dimostra un
articolo pubblicato su "Nature" da un gruppo di ricerca della Harvard University.Gli scienziati hanno integrato nella cellula di Escheria coli,uno dei batteri più comuni, un dispositivo a RNAche può svolgere le operazioni logiche necessarieper regolare in modo accurato l'espressione diuna proteina fluorescente quando incontra undeterminato profilo di stimoli interni alla cellula.
Credit: Wyss Institute at Harvard University"Abbiamo dimostrato che la molecola di RNA puòessere ingegnerizzata per produrre un dispositivoper il 'ribo-calcolo', il calcolo basato sull'acidoribonucleico", ha spiegato Peng Yin, coautoredell'articolo."Questo risultato si trova all'interfaccia tra nano-tecnologia e biologia sintetica, e ci permetterà diprogettare circuiti biologici sintetici più affidabili epiù sensibili alle influenze del loro ambiente,rilevanti per specifici obiettivi".Nel 2014, il gruppo di Yin aveva sviluppato undispositivo chiamato interruttore "a forcina".Si trattava di una struttura a RNA, la cui formaricorda quella di una forcina per capelli, che puòcontrollare la produzione di una specifica proteina;quando un'altra molecola di RNA - che può essereparte del repertorio naturale di RNA della cellula eha la funzione di innesco - si lega all'interruttorea forcina, quest'ultimo si apre.Solo in quel momento i ribosomi, gli organellicellulari deputati alla traduzione delle informazioniin proteine, hanno accesso all'RNA forcina eproducono la proteina desiderata.Sulla base di questi risultati, gli autori hanno ideatoun metodo per sfruttare gli interruttori a forcina e lemolecole di RNA per codificare alcune operazionilogiche principali - AND, OR e NOT - su cui si basal'elaborazione automatica delle informazioni deicomputer, integrandole in una molecola che è intutto e per tutto una porta logica a RNA."Usando in una cellula batterica due di questeporte logiche a RNA tra loro indipendenti, cheesprimono differenti proteine fluorescenti, abbiamoaperto le porte alla realizzazione di biosensoribasati su cellule intere", ha concluso Jongmin Kim,coautore dello studio. "Inoltre crediamo che conpiù sperimentazioni questi risultati si possanofacilmente applicare a microrganismi diversi tradi loro".