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Preparati DNAzimi, componenti per biocomputer

bioinformatica


Team finanziato dall'UE favorisce progressi nel campo della bioinformatica

Scienziati finanziati dall'Unione europea sono riusciti a dimostrare la realizzabilità dei componenti destinati a una sorta di "biocomputer", preparando la strada per compiere nuovi progressi tecnologici nel campo della bioingegneria. Gli scienziati, del Dipartimento di chimica dell'Università di Liegi (Belgio) e dell'Istituto di chimica della Università ebraica di Gerusalemme (Israele) hanno illustrato i dettagli del proprio lavoro in un articolo pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology.

L'Unione europea ha finanziato la ricerca nell'ambito del progetto MOLOC ("Molecular logic circuits"), al quale sono stati assegnati 2 milioni di euro (dei 2,67 milioni stanziati complessivamente) in riferimento al tema "Tecnologie dell'informazione e della comunicazione" del Settimo programma quadro (7° PQ).

Per lo studio, coordinato dal professor Itamar Willner dell'Università ebraica di Gerusalemme, i ricercatori hanno teoricamente sviluppato e dimostrato in modo sperimentale che gli acidi nucleici catalitici artificiali, conosciuti con il nome di DNAzimi, e i loro substrati possono essere utilizzati come piattaforma per le operazioni logiche che costituiscono il fulcro dei processi computazionali.

Il lavoro potrebbe rivelarsi utile per lo sviluppo di nuove applicazioni nell'ambito della nanomedicina, per esempio, dove l'effettuazione di operazioni logiche a livello molecolare potrebbe facilitare l'analisi della patologia in corso e stimolare la reazione degli agenti terapeutici.

"I sistemi biologici in grado di effettuare operazioni computazionali potrebbero essere d'ausilio per la bioingegneria e la nanomedicina.
Il DNA (acido deossiribonucleico), come altre biomolecole, è già stato utilizzato come componente attivo all'interno dei circuiti biocomputazionali", scrivono i ricercatori.

"Tuttavia, affinché i circuiti biocomputazionali possano essere utilizzati in queste applicazioni, è necessario mettere a punto una raccolta di elementi computazionali che provi l'accoppiamento modulare di questi elementi e la scalabilità di un approccio di questo genere.

Il team ha creato una piattaforma computazionale basata sul DNA che sfrutta due raccolte di acidi nucleici, una delle quali è costituita da subunità dei DNAzimi. La seconda raccolta, invece, comprende i substrati dei DNAzimi.

"Dimostriamo che la raccolta dei DNAzimi, progettati e sintetizzati dal team del Professor Willner, consente la realizzazione di un insieme completo di porte logiche che possono essere utilizzate per il calcolo di qualsiasi funzione Booleana" ha spiegato Francoise Remacle dell'Università di Liegi, coordinatrice del progetto MOLOC.

"Abbiamo anche dimostrato che l'assembramento dinamico [di queste porte] nei circuiti può essere diretto mediante impulsi selettivi. Inoltre, il progetto consente l'amplificazione degli output".

Il progetto MOLOC, avviato nel 2008, dovrebbe concludersi al termine del 2010. L'obiettivo dell'iniziativa è progettare e dimostrare la realizzabilità e i vantaggi dei circuiti logici il cui elemento di base è costituito da un'unica molecola (o insiemi di atomi e molecole) che agisce come circuito logico. Questi sistemi si distinguono dai sistemi in cui le molecole svolgono il ruolo di interruttori.

Oltre all'Università di Liegi e all'Università ebraica di Gerusalemme, sono partner del progetto MOLOC: l'Istituto di ricerca sullo stato solido (IFF) presso il Forschungszentrum Jülich, l'Istituto Max Planck per l'ottica quantistica, il dipartimento di chimica dell'Università Heinrich-Heine di Düsseldorf, l'Istituto di ottica applicata della Technische Universität Darmstadt (tutti in Germania) e l'Istituto Kavli per le nanoscienze del Politecnico di Delft (Paesi Bassi).

Redazione MolecularLab.it (03/06/2010)
Pubblicato in Genetica, Biologia Molecolare e Microbiologia
Tag: DNAzimi, biocomputer, bioinformatica
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