Waar Booleaanse logica de biologie ontmoet (afb: Jennifer Brophy, Stanforduniversiteit)
Het zat er al een tijdje aan te komen. We hadden al verhalen over DNA om informatie op te slaan en over DNA-computers en logische circuits van genen, maar nu hebben onderzoekers Booleaanse logica gebruikt om met synthetische (=niet-natuurlijke) genen specifieke patronen van genexpressie (-activiteit) te bereiken. Ze gebruikten die gencircuits om de bouw van de plantenwortels aan te passen (ter meerdere eer en glorie van de economie (=opbrengst), natuurlijk).
Booleaanse logica werkt met NIET-, OF- en EN-poorten. Met behulp van gencircuits die de activiteit van diverse genen sturen, kregen de wortels van planten een nieuw aanzicht, meer zijwortels, bijvoorbeeld.
Het sturen van genexpressie in een cel is een belangrijk onderzoeksgebied. Daarmee kun je een cel laten doen wat je wil (binnen de mogelijkheden, uiteraard), maar zoals veel in levende systemen is dat niet eenvoudig. Er is speciale aandacht voor de wortels van planten aangezien die de voor de plant noodzakelijke voedingsstoffen (inclusief water) opnemen. Door aan die wortels te sleutelen zou je de opbrengst van zo’n plant kunnen verhogen.
Voor hun gencircuits gingen de onderzoekers eerst eens ‘winkelen’ bij transcriptiefactoren (genregulatoren) van bacteriën (toch al een belangrijke inspiratiebron voor genetici). Ze toonden aan dat synthetische (niet-natuurlijke) transcriptiefactoren daadwerkelijk invloed op de genactiviteit hebben. Ze ontwierpen een promotor (deel van een gen) om samen te werken met de synthetische regulator. Net als bij een (Booleaanse) computer werkt zo’n systeem met poorten die reageren op diverse invoersignalen. Aldus ontstond een synthetisch systeem waarmee je bepaalde genen in- en uitschakelt.
Arabidopsis
Ze probeerden hun circuits uit op de Arabidopsis. Ze gebruikten ‘logische poorten’ om de mate van genactiviteit te sturen (dus niet alleen aan of uit). Daarmee zouden ze hebben aangetoond dat het sturen van de geexpressie mogelijk in verschillende celtypen.
Bron: Science Daily