Биологический компьютер, управляемый ДНК, предлагает дешевый и простой способ проверки концентрации загрязняющих веществ в питьевой воде. Эксперименты показывают, что логические операции, заимствованные из информатики, могут быть встроены в ДНК, чтобы сделать будущие биологические компьютеры гораздо более мощными для обнаружения загрязняющих веществ. Исследование было опубликовано в журнале Nature Chemical Biology.
Сообщается, что Джулиус Лакс из Северо-Западного университета в Иллинойсе и его коллеги в 2020 году создали биосенсор, способный обнаруживать загрязняющие вещества в одной капле воды. Он содержит белки, которые реагируют на присутствие определенных химических веществ, производя флуоресцентные молекулы. Эта легко обнаруживаемая реакция служит предупреждением о том, что образец воды загрязнен этими химическими веществами.
Реакции были вдохновлены механизмами, которые естественным образом развивались в бактериях. По словам Лэки, сначала ученые пытались разработать бактерии для тестов, но было сложно сохранить их живыми и не дать им распространиться в окружающей среде. Это привело к исследованию бесклеточной синтетической биологической версии, в которой механизмы на основе белков удаляются из бактерий и используются в изоляции.
Теперь команда создала более продвинутую версию системы, которая может не только предупреждать о присутствии опасных химических веществ, но и сообщать об их количестве, чтобы можно было принять пропорциональные меры.
Система, названная ROSALIND 2.0, состоит из восьми небольших трубок, каждая из которых содержит биосенсор с различной чувствительностью к загрязняющим веществам. Если светится только одна трубка, то в образце воды присутствуют лишь следовые уровни загрязнения. Но когда светится больше трубок, вода становится более загрязненной.
Лакс говорит, что тест работает за счет использования нитей ДНК “приманки”. Они разработаны таким образом, чтобы прочно связываться с ключевым промежуточным продуктом в реакции с загрязняющим веществом, предотвращая образование конечного флуоресцентного продукта.
Ученые продемонстрировали, что ROSALIND 2.0 может успешно обнаруживать цинк, антибиотик и промышленный метаболит.
