Transístor biológico leva computação para interior de células vivas

No transístor biológico, o material genético - DNA e RNA
- substitui o trabalho feito pelos elétrons na eletrônica.
[Imagem: Bonnet et al./Science]

Caminhos da computação

Quando Charles Babbage idealizou sua primeira máquina computacional, ele imaginou usar engrenagens e travas para controlar e armazenar a informação.

Mas os primeiros computadores viáveis, os eletrônicos, usam não a força mecânica, mas a eletricidade - eles começaram com as válvulas, e depois migraram para os semicondutores de estado sólido atuais.

Conforme as limitações da abordagem microeletrônica vão ficando claras, os cientistas estão atuando em duas frentes: ir ainda mais fundo no reino da miniaturização, com os computadores, ou dar uma guinada radical, rumo ao reino da biologia.

Há poucos dias, engenheiros da IBM apresentaram um transístor iônico líquido, cujo projeto foi inspirado nas sinapses entre os neurônios.

Jerome Bonnet e seus colegas da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, foram mais radicais.

Eles construíram um transístor biológico no qual material genético - DNA e RNA - substitui o trabalho feito pelos elétrons na eletrônica.

Transcriptor

A equipe batizou seu transístor biológico de transcriptor.

"Transcriptores são o componente chave por trás da lógica genética, de forma similar àquilo que os transistores fazem na eletrônica," disse Bonnet.

A equipe já havia gravado danos binários em moléculas de DNA, mas agora eles foram além dos dados, criando uma forma de efetuar computações no interior de células vivas.

Uma lógica biológica baseada nos transcriptores poderá permitir, por exemplo, gravar quando uma célula foi exposta a um determinado estímulo externo ou fator ambiental, ou mesmo ter suas funções ligadas ou desligadas, o que inclui sua capacidade de se multiplicar.

"Os computadores biológicos poderão ser usados para estudar e reprogramar sistemas vivos, monitorar ambientes e melhorar a terapêutica celular," disse Drew Endy, orientador do trabalho.

Os cientistas batizaram suas portas lógicas baseadas na integrase de "BIL gates". [Imagem: Bonnet et al./Science]

Computador biológico

Na eletrônica, um transístor controla o fluxo de elétrons ao longo de um circuito.

Do mesmo modo, em biologia, um transcriptor - ou transcritor - controla o fluxo de uma proteína específica, a RNA polimerase, à medida que ela viaja ao longo de uma cadeia de DNA.

"Reprogramamos um grupo de proteínas naturais, chamadas integrases, para realizar o controle digital do fluxo da RNA polimerase ao longo do DNA, o que por sua vez permitiu que controlássemos a lógica genética," disse Endy.

Usando os transcriptores, o grupo criou o que é conhecido como portas lógicas, que podem dar respostas do tipo verdadeiro ou falso (1 ou 0) para qualquer questão que possa ser colocada na forma de uma combinação bioquímica.

Eles batizaram suas portas lógicas de "BIL gates" (Boolean Integrase Logic), ou seja, portas baseadas em lógica booleana da integrase.

O experimento ainda não produziu um computador biológico legítimo, mas é o passo imediatamente anterior a isso - agora é só montar as portas de forma a criar um circuito que realize os cálculos e armazene as informações.

Bibliografia:

Amplifying Genetic Logic Gates

Jerome Bonnet, Peter Yin, Monica E. Ortiz, Pakpoom Subsoontorn, Drew Endy

Science

Vol.: ScienceXpress Reports

DOI: 10.1126/science.1232758

Fonte: inovacaotecnologica.com.br