Onafhankelijke genschakelingen binnen cellen die met elkaar verbonden zijn via signaalmoleculen (de ‘bedrading’) (foto: univ. van Californië)

Het klinkt allemaal een beetje eigenaardig. Onderzoekers van de universiteit van Californië San Diego zouden een genetisch circuit hebben geconstrueerd dat fungeert als FM-radio, met schakelaars, logische poorten en oscillatoren. De diepere gedachte is natuurlijk dat je genetische ‘schakelingen’ kan gebruiken om iets in levende systemen te bewerkstelligen dat (nog) ingewikkelder is dan het aan- of uitzetten van genen of het toevoegen of wegknippen van genen.
De ‘bedrading’ van zulke logische systemen in de biologie zou het grootste obstakel zijn om genetische schakelingen te ‘bouwen’. De onderzoekers in het Californische San Diego schijnen dat obstakel uit de weg te hebben geruimd. Het ontstaat doordat de cellen voor nogal wat ‘ruis’ zorgen. Het rommelt nogal in levende systemen. Dat maakt het moeilijke om betrouwbare logische systemen te maken in een levend mechanisme.
Als oplossing bedachten de onderzoekers een vorm van ‘frekwentiemultiplexing‘, die ook gebruikt wordt bij FM-radio’s. “Daarmee kunnen we de invoer van verschillende bronnen gebruiken voor een enkele tijdreeks”, zegt onderzoeker Arthur Prindle nogal (voor mij) kryptisch. Dat betekent zoiets als dat verschillende stukken informatie tegelijkertijd van dezelfde route gebruik maken, als ik het goed begrijp. Prindle: “Er worden verschillende frekwenties gebruikt om verschillende signalen over hetzelfde kanaal over te brengen.”
De sleutel van de oplossing van het probleem lag in het gebruik van de frekwentie, in plaats van de amplitude, om informatie over te dragen. Amplitudes (de ‘grootte’ van de golf van een signaal) zijn moeilijk te scheiden. Dat is met frekwenties goed te doen.
Hoewel de inspiratie komt uit de technologie gaat het de onderzoekers wel degelijk om biologische toepassingen. Met hun methodiek zou de overdracht van informatie via eiwitten tussen verschillende moleculen een stuk sneller kunnen verlopen. Daardoor zou, bijvoorbeeld, de tijd die eiwitten nodig hebben om genen te activeren of uit te schakelen kunnen worden teruggebracht. Normaal ligt daar zo’n 20 tot 40 minuten tussen, met de nieuwe ‘bedrading’ zou dat minder dan een minuut kunnen worden. Bijzonder aan het onderzoek is volgens Prindle dat ze gebruik hebben gemaakt van de natuur zelf. “We gebruikten de enzymactiviteit die ontstaat tijdens stress.” Helmaal snappen doe ik het nog steeds niet, maar het klinkt in ieder geval interessant.

Bron: Science Daily