211service.com
Jak przechowują informacje w obwodach genowych
Jedną z wielkich zagadek biologii komórki jest sposób przechowywania, przetwarzania i przekazywania informacji z pokolenia na pokolenie na poziomie biochemicznym.
Zdecydowanie najbardziej znanym mechanizmem jest sekwencja nukleotydów w DNA. Jednak w ostatnich latach pojawiło się wiele innych mechanizmów przechowywania danych, tak zwanych procesów epigenetycznych, a ich rola jest przedmiotem zaciekłej debaty. Na przykład wzór grup metylowych przyłączonych do DNA wydaje się być ważnym systemem przechowywania danych, podobnie jak modyfikacje białek kontrolujących sposób pakowania DNA.
Dzisiaj Georg Fritz z Uniwersytetu w Kolonii i kilku kumpli wysunęli nowy pomysł. Mówią, że prosta sieć genów może działać jak pamięć warunkowa, która albo przechowuje, albo ignoruje informacje, gdy jest to powiedziane. Obwód zachowuje się podobnie do zatrzasku danych w obwodzie elektronicznym, tj. odczytuje i przechowuje sygnał wejściowy tylko wtedy, gdy jest do tego przystosowany przez polecenie odczytu, powiedzmy grupa.
Ten obwód pamięci jest zasadniczo zmodyfikowaną wersją dobrze znanego przełącznika genetycznego, który składa się z dwóch wzajemnie tłumiących się genów i może istnieć w jednym z dwóch stanów. Różnica polega na tym, że obwód ten jest kontrolowany przez stężenie innego białka. Przy wysokich stężeniach obwód jest przygotowywany do przechowywania danych w postaci innego białka. Przy niskich stężeniach obwód ignoruje to, co się dzieje. Daje to dodatkową warstwę kontroli nad prostym przełącznikiem.
To bardzo prosty projekt, który ma potencjał do wykonywania złożonej logiki. Rzeczywiście, Fritz i spółka pokazują, jak takie przełączniki mogą się łączyć, aby to osiągnąć. Jest to logika sekwencyjna, która zależy przede wszystkim od historii sygnałów wejściowych (w przeciwieństwie do logiki kombinatorycznej, która zależy tylko od obecnych sygnałów wejściowych).
To potencjalnie bardzo ważne. Pamięć warunkowa umożliwiłaby następnie komórkom manipulowanie informacjami zebranymi w różnych warunkach w różnym czasie, mówią Fritz i spółka. W rzeczywistości dokładnie takie zachowanie obserwuje się w niektórych typach komórek. Przyjrzeliśmy się jednemu przykładowi pozornie inteligentnego zachowania komórkowego, które ma dokładnie tę właściwość .
Fritz i spółka kontynuują nawet opracowanie właściwości, jakie powinien posiadać obwód pamięci warunkowej. Powinien być w stanie reagować na zmiany w środowisku w skali czasowej około 30 minut, a jednocześnie być w stanie przechowywać informacje z wielu pokoleń komórek.
Ale oto problem: praca Fritza jest całkowicie teoretyczna, co rodzi interesujące i ważne pytanie. Czy obwody pamięci warunkowej rzeczywiście istnieją w prawdziwych sieciach genetycznych? Nikt nie wie.
Z łatwością mogliby, a jakaś dość prosta praca powinna ujawnić ich obecność. Jeśli się nie pojawią, to też będzie interesujące. Będzie to oznaczać, że natura znalazła kluczową wadę w tym projekcie obwodu lub lepszy sposób przechowywania informacji.
Czas zacząć szukać.
Nr ref.: arxiv.org/abs/q-bio/0701011 : Projektowanie logiki transkrypcji sekwencyjnej: prosty obwód genetyczny dla pamięci warunkowej