Moduli a DNA per lo storage dei dati

Nuovi progressi nello sfruttamento del DNA per memorizzare informazioni: un modulo denominato RAD sfrutta alcuni enzimi in grado di modificare la molecola in modo reversibile commutandola tra due stati stabili con sicurezza e per un numero indefinito di cicli. La tecnica si potrebbe rivelare utile per studiare e controllare un’ampia varietà di sistemi biologici .

È stato battezzato con l’acronimo RAD, per recombinase addressable data, il modulo di memoria riscrivibile basato sul DNA in grado di memorizzare informazioni digitali in cellule viventi realizzato Drew Endy e colleghi del Dipartimento di bioingegneria della Stanford University e descritto sulle pagine della rivista “Proceedings of the National Academy of Sciences”.

Da alcuni anni sono in corso sperimentazioni per immagazzinare dati all’interno di organismi biologici e in particolare all’interno del materiale genetico. Gli acidi nucleici, infatti, sono il frutto della selezione naturale, che ne ha fatto materiale per l’immagazzinamento di dati trasmissibile alle generazioni successive, e per questo hanno caratteristiche che li rendono candidati ideali per questo tipo di scopi.

Per riuscire a ingegnerizzare il DNA, gli studiosi hanno iniziato a utilizzare enzimi in grado di modificarlo: la ricombinasi sito-specifica, per esempio, è in grado di catalizzare lo scambio di specifiche sequenze di DNA e permette una precisa manipolazione sia in vitro sia in vivo. In questo modo, sono possibili tre tipi distinti di ricombinazione: integrazione, escissione o inversione.

In quest’ultima ricerca, gli autori sono riusciti a controllare i tassi di sintesi e di degradazione di due proteine della famiglia delle ricombinasi, denominate rispettivamente integrasi ed escissionasi, grazie alle quali è stato possibile commutare, ripetutamente e in modo affidabile, il supporto di memorizzazione dei dati tra due stati, sulla base dell’orientazione del DNA.

In particolare, la produzione di integrasi inverte la sequenza del DNA, mentre la produzione sia dell’integrasi sia dell’escissionasi riporta la sequenza alla sua orientazione originaria.

L’elemento di memoria è in grado di memorizzare informazione per più di 100 divisioni cellulari in assenza di espressione genica e può essere commutato più volte senza comprometterne le prestazioni.

Secondo gli autori, il modulo RAD, grazie alla proprietà di essere riscrivibile, può consentire di registrare lo stesso segnale più volte, e così registrare un’enorme quantità d’informazione. Il modulo RAD non richiede fattori specifici per il tipo di cellula e si potrebbe rivelare utile per studiare e controllare un’ampia varietà di sistemi biologici.