Vedci inzenýr zijící bunky jako "logické brány"

V kroku, který priblízí den mobilních pocítacu, tým amerických vedcu z lékarské fakulty Univerzity Johns Hopkins v USA vytvoril zivé bunky, aby se chovaly jako logické brány, nebo jednoduché biologické výpocetní jednotky, které produkují urcité výstupy v reakci na urcité kombinace vstupu.
V kvetnovém vydání Prírodní chemická biologie, vedoucí autor Takanari Inoue, odborný asistent na oddelení bunecné biologie Johns Hopkins a clen Centra pro mobilitu bunecné dynamiky University of Basic Biomedical Sciences, a kolegové, popisují, jak mají savcí bunky chovat se jako AND a OR logické brány.
V srdci kazdého digitálního pocítace jsou "logické brány", které provádejí booleovské nebo logické operace, jako napríklad NOT, AND and OR. Tyto brány rozpoznávají a reagují pochopením pouze dvou stavu: True (1) a False (0).
Napríklad brána AND má dva vstupy a výstupy 1 a 1 jsou pouze v prípade, ze oba vstupy jsou 1. Takze pro tuto bránu ze vsech ctyr mozných kombinací vstupu 00, 01, 10 a 11 pouze kombinace 11 produkuje 1; ostatní tri kombinace vedou k hodnote 0.
Brána OR má také dva vstupy, ale vystupuje 1, kdyz je jeden nebo oba z nich 1. Proto ze ctyr mozných kombinací 00, 01, 10 a 11 pouze 00 vede k 0, u ostatních trí kombinací, brána OR vystupuje a 1.
V elektronických pocítacích jsou logické brány komponenty na bázi kremíku a stavy True a False (1 a 0) jsou reprezentovány prítomností nebo neprítomností elektrického proudu.
Nyní si predstavte, ze byste mohli vytvorit podobný logický procesor uvnitr bunky. Jaké komponenty a funkce byste mohli pouzívat? Jedním z prístupu je pouzití genetických stroju uvnitr bunek, coz se jiz ucinilo. Predchozí studie pouzívají termologii, proces, pri kterém bunky ctou geny pro tvorbu bílkovin, generují výstupy. Ale to je pomalé a muze trvat nekolik minut. A potreba rychlosti je klícovým hnacím motorem tohoto výzkumu, jak Inoue vysvetlil:
"Lidé chteli mít rychlý výpocet. Doufali jsme, ze v bunkách dosáhneme výpoctu poradí sekund, coz je výrazne rychlejsí nez to, co lidé dosud dosáhli."
Takze Inoue a kolegové se rozhodli zkusit vyvinout systém zalozený na bunecných bílkovinách.
To bylo dosazeno pouzitím techniky nazývané chemicky indukovatelné dimerizace (CID), která vyuzívá prirozených biologických mechanismu ke spojení dvou proteinu do komplexu za prítomnosti chemikálie.
Protoze brány AND a OR vytvárejí výstupy zalozené na dvou ruzných vstupech, at uz spolecne nebo oddelene, tým potreboval dva ruzné systémy CID, které se navzájem nekonkurují nebo neprekrývají.
Spoléhali se na jeden systém CID, který byl studován po mnoho let, coz dohromady prinásí zvírecí proteiny FRB a FKBP dohromady za prítomnosti léku nazývaného rapamycin, který pochází z bakterií.
Krome toho pouzili druhý systém CID, který spojuje dva rostlinné bílkoviny GID1 a GAI za prítomnosti rostlinného hormonu nazývaného gibberellin.
Inoue vysvetlil, ze vzhledem k tomu, ze systém gibberellin je zalozen na rostlinách, nekonkuruje s rapamycinem na bázi zvírat.
On a jeho kolegové vytvorili bunky savcu, které tvorí vsechny ctyri proteiny, stejne jako odpoved, kdyz se shromázdí správné dva proteiny.
Kdyz se tedy bud FRB a FKBP nebo GID1 a GAI spojily, bunková membrána vyvinula "volánky", které byly snadno viditelné pod mikroskopem.
Pro vytvorení brány OR byly FRB a GAI navzájem spojeny na bunecné membráne, zatímco FKBP a GID1 byly navzájem propojeny a volne se vznásely v bunce. OR operace nastala pridáním bud rapamycinu OR gibberelinu OR, protoze obe z nich vyústily ve volné plovoucí pár, který se pripojil k páru na membráne, aby se vytvoril výstupní signál.
K vytvorení brány AND, tým polozil jen GAI na bunecnou membránu a proste mel FRB a kombinaci FKBP a GID1 volne plovoucí v bunce. V tomto systému se vsechny ctyri proteiny musely spojit, aby generovaly výstupní signál, který se vyskytoval pouze tehdy, kdyz byly prítomny jak rapamycin, tak gibberellin.
Kdyz testovali tyto systémy, tým zjistil, ze v nekolika vterinách rychle vyrobili potrebné odpovedi.
Jako druhý dukaz principu také testovali systém pomocí fluorescence jako pozadovaného výstupního signálu. Zjistili, ze to bylo stejne rychlé.
Inoue nakonec rekl, ze je mozné pouzít tyto metody k vytvorení vetsích, slozitejsích logických obvodu a pocítacu zalozených na bunkách.
Mezitím by tyto systémy mohly být vyuzívány více ci méne jako takové: napríklad by mohly produkovat specifické výstupy za prítomnosti urcitých chemikálií, uzitecného diagnostického nástroje.
Dalsím mozným pouzitím je studium toho, jak bunky prirozene produkují výstupy pro regulaci telesných funkcí.
Prostredky od Národního ústavu zdravotnictví (NIH), Národní vedecké nadace a Národního centra pro výzkum zdroju NIH a NIH plánu pro lékarský výzkum, pomohli zaplatit za studium.
Napsal Catharine Paddock PhD

Presný snímac HIV desetkrát levnejsí nez kterýkoli jiný

Vedci vyvinuli ultra-citlivý snímac pro lékare, který by pouhým okem detekoval virové infekce, jako je HIV, stejne jako rakoviny v raných stadiích. Vedci z Imperial College v Londýne informovali o svém prototypovém senzoru v Nature Nanotechnology. Podle autoru je jejich senzor desetkrát citlivejsí pri merení biomarkeru, nez je dnes k dispozici pro soucasné zlaté standardy.

(Health)

Svetová populace oficiálne dosáhla 7 miliard na Halloweenu

I kdyz je samozrejme nemozné presne ríct, kdy se to stane, demografové si vybrali 31. ríjna 2011 za symbolický den, kdy svetová populace oficiálne dosáhla 7 miliard. Jeho ponekud ironická volba dne mrtvých, která vyzdvihla svetovou populaci, to trvalo málo víc nez deset let, aby se pridala dalsí miliarda hlav, a zatímco ostatní výpocty odhadují, ze se to vlastne nestane az v breznu 2012, U.

(Health)