Usando eletricidade para aumentar a quantidade de dados que podem ser armazenados pelo DNA
p uma, A informação digital pode ser codificada diretamente em matrizes CRISPR de uma população bacteriana usando sinais eletrônicos. A população de células pode então ser arquivada para armazenamento de longo prazo, propagado para amplificação de dados e sequenciado para recuperação de dados. b, A superexpressão do complexo Cas1-Cas2 resulta na incorporação constante de novos espaçadores em matrizes CRISPR de uma população de células. Os sinais eletrônicos induzem uma mudança na abundância de um plasmídeo indutível pelo número de cópias (pTrig) e, portanto, a proporção de espaçadores derivados de pTrig. c, No estado 0, o sinal elétrico não é aplicado (0,0 V) para manter FCN (R) e PMS reduzidos e o número de cópias pTrig é baixo. No 1 estado, o sinal elétrico (0,5 V) oxida FCN (R) e PMS, ativar o promotor soxS para aumentar o número de cópias pTrig. FCN (R), ferrocianeto; FCN (O), ferricianeto; PMS, metossulfato de fenazina. d, e, O número de cópias relativas de pTrig (d) e a proporção de matrizes CRISPR expandidas e fonte dos novos espaçadores (e) sem (0 V) e com (0,5 V) sinal elétrico por 14 h. Ref, espaçadores derivados de genoma e pRec; pTrig, Espaçadores derivados de pTrig. Todas as medições são baseadas em três réplicas biológicas. Barras de erro representam o s.d. de três réplicas biológicas. Crédito: Nature Chemical Biology (2021). DOI:10.1038 / s41589-020-00711-4
p Uma equipe de pesquisadores da Columbia University desenvolveu uma maneira de permitir que as fitas de DNA armazenem mais dados. Em seu estudo, publicado no jornal
Ciência , o grupo aplicou uma pequena quantidade de eletricidade às fitas de DNA para permitir a codificação de mais informações do que era possível com outros métodos. p Por muitos anos, os pesquisadores estão procurando maneiras de aumentar a capacidade de armazenamento de dados - espera-se que os requisitos de armazenamento excedam a capacidade em um futuro próximo, conforme a demanda dispara. Uma dessas abordagens envolveu a codificação de dados em fitas de DNA - pesquisas anteriores mostraram que isso é possível. Nos estágios iniciais dessa pesquisa, os cientistas editaram manualmente os fios para adicionar características para representar zeros ou uns. Mais recentemente, pesquisadores usaram a ferramenta de edição de genes CRISPR. A maioria desses estudos usou DNA extraído de tecidos de animais mortos. Mais recentemente, pesquisadores começaram esforços para mover a pesquisa para animais vivos porque ela vai durar mais tempo. E não apenas nos fios editados - as informações que eles contêm podem ser passadas para a prole, permitindo que os dados sejam armazenados por longos períodos de tempo.
p Em 2017, outra equipe da Columbia University usou o CRISPR para detectar um determinado sinal - no caso deles, era a presença de moléculas de açúcar. A adição de tais moléculas resultou em expressões gênicas de DNA de plasmídeo. Hora extra, o processo de edição foi aprimorado à medida que bits genéticos foram adicionados para representar uns e zeros. Infelizmente, o sistema só permitia o armazenamento de alguns bits de dados.
p Neste novo esforço, os pesquisadores melhoraram o sistema usando uma pequena corrente de eletricidade. Sua abordagem envolveu o uso de CRISPR para adicionar genes a uma fita de DNA de E. Coli que permitiu às células aumentar a quantidade de plasmídeo produzido quando uma pequena quantidade de voltagem foi aplicada. Aumentos na expressão significam aumentos na quantidade de dados que podem ser armazenados. Usando o sistema deles, os pesquisadores codificaram as palavras "Hello World" em um pouco de E. Coli e depois misturaram em uma amostra natural de solo. Depois que as bactérias se multiplicaram, os pesquisadores descobriram que podiam ler sua mensagem. Os pesquisadores reconhecem que sua abordagem ainda está em um estágio muito inicial de testes, mas planeje continuar para melhorar a capacidade de dados. p © 2021 Science X Network
