Una nueva estructura biológica basada en proteínas puede realizar cálculos binarios, lo que la convierte en la primera calculadora celular, dicen los investigadores. Varias combinaciones de los componentes pueden ser dispuestos en los elementos del circuito, dando lugar a procesos metabólicos específicos dentro de una célula. La configuración puede responder a las preguntas matemáticas de una forma similar a un ordenador.
Bioingenieros dirigidos por Martin Fussenegger en ETH Zurich construyeron una puerta lógica molecular utilizando dos sustancias como los elementos del transistor: la molécula floretina, que se utiliza para activar las fibras nerviosas y la eritromicina que es un antibiótico.
El equipo utilizó proteínas que se unen al ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN) para controlar la forma en que ciertos genes se expresan en una célula de mamífero. Esto dio lugar a una transcripción de la traducción del dispositivo, algo así como un transistor de ADN que el equipo podría volver a colocar para completar las diferentes tareas. En un ejemplo, la red de genes trabajó como una compuerta lógica Y (AND) que provoca la formación de una proteína fluorescente, que sirve como el ‘uno’. Si las dos entradas no están presentes, la célula no será fluorescente.
Mediante la combinación de varias de estas puertas lógicas, el equipo de Fussenegger fue capaz de construir circuitos que pueden realizar cálculos básicos digitales. El propósito práctico de algo como esto sería monitorear la actividad metabólica, por ejemplo, o servir como una interfaz biológica de un dispositivo electrónico implantado que hablaría el mismo lenguaje de unos y ceros.
“Las células individuales de mamíferos capaces de ejecutar funciones aritméticas básicas moleculares aisladas o coordinadas con las actividades metabólicas de una manera predecible, precisa y eficaz puede proporcionar nuevas estrategias de tratamiento e interfaces bioelectrónicas basadas en la terapia de genes y células”, dice el equipo.
Otros científicos han construido ya los elementos de circuito en levaduras y bacterias, pero en este ejemplo, todo está presente en una célula, que en sí es más compleja que anteriores equipos celulares.
Apenas la semana pasada, los investigadores suecos describieron la construcción del primer chip de química integrado de material biológico, que podría servir como una vía de señalización de los circuitos biológicos basados en iones y moléculas.
Referencia: Nature