Tätä menetelmää, nimeltään "epi-bits", leimaa vertaansa vailla oleva tallennustiheys ja parantunut tehokkuus. Pekingin yliopiston tutkijat ovat äskettäin julkaisseet tutkimuksensa Nature-lehdessä, avaten tien käytännön ja räätälöityihin sovelluksiin.
Cheng Zhangin ja Long Qianin johtama tiimi on kehittänyt tekniikan, joka mahdollistaa tietojen koodauksen epigeneettisten muutosten muodossa DNA-nauhoilla. Tämä lähestymistapa, nimeltään "epi-bits", hyödyntää entsymaattista metylointia merkitäkseen tiettyjä kohtia universaaleissa DNA-malleissa. Toisin kuin perinteiset menetelmät, tämä tekniikka ei vaadi DNA:n de novo -synteesiä (molekyylin komponenttien kokoamista yksi kerrallaan), mikä tekee prosessista nopeamman ja edullisemman.
Yksi tämän teknologian suurimmista eduista on sen kyky tallentaa valtava määrä tietoa pieneen tilaan. Yksi gramma DNA:ta voi sisältää jopa 215 000 teratavua tietoa, mikä vastaa 10 miljoonaa tuntia korkealaatuista videota. Tämä tallennustiheys yhdessä DNA:n pitkäaikaisen vakauden kanssa tekee siitä ihanteellisen välineen datan arkistointiin.
Epi-bits-menetelmä perustuu esisynteettisten DNA-fragmenttien, joita kutsutaan DNA-palikoiksi, rinnakkaiseen kokoamiseen uudelleenkäytettävälle nauhalle. Jokainen palikka sitoutuu ainutlaatuiseen paikkaan, ohjaten entsyymiä metyloimaan tietyn kohdan. Tämä prosessi mahdollistaa tietojen koodauksen binaarijärjestelmän mukaan, joka on samanlainen kuin tietokoneissa käytettävä.
Tutkijat ovat osoittaneet menetelmänsä tehokkuuden koodamalla 275 000 bittitietoa viidellä DNA-mallilla ilman pitkää ja kallista DNA-synteesiä. Tallennettujen tietojen joukossa oli kaksi korkealaatuista kuvaa, jotka havainnollistavat tämän teknologian potentiaalia kuvien ja videoiden tallentamisessa. Lisäksi iDNAdrive-niminen alusta mahdollisti vapaaehtoisten koodata itse tietoja, ja lukemisen virheprosentti oli "vain" 1,42 %.
Tämä edistysaskel avaa lupaavia näkymiä suurten tietomäärien tallentamiseen, tarjoten samalla räätälöitävän ja saavutettavan ratkaisun. Zhangin ja hänen tiiminsä työt merkitsevät merkittävää askelta DNA:n hyväksymisessä datan tallennusvälineeksi, ja sillä on potentiaalisia sovelluksia eri aloilla, arkistoinnista bioinformatiikkaan.
Mikä on DNA:n metylointi?
DNA:n metylointi on biokemiallinen prosessi, jossa metyyliryhmä (-CH3) lisätään DNA:n sytosiinipohjaan. Tämä epigeneettinen muutos on ratkaisevan tärkeä geenien ilmentymisen säätelyssä.Datan tallentamisen kontekstissa metylointia käytetään tietojen koodaukseen. Jokainen metyloitu tai metyloimaton kohta DNA:ssa edustaa yhtä bittitietoa, mikä on samanlainen kuin tietokoneissa käytettävä binaarijärjestelmä.
Tämä menetelmä mahdollistaa tietojen tiheän ja vakaan tallentamisen, samalla ollen palautettavissa. Metyloinnista vastuussa olevia entsyymejä voidaan hallita metyyliryhmien lisäämiseksi tai poistamiseksi, jolloin tallennettuja tietoja voidaan kirjoittaa uudelleen.
DNA:n metylointi on myös luonnollinen prosessi soluissa, jossa se vaikuttaa solujen erilaistumiseen ja ympäristön ärsykkeisiin reagoimiseen. Sen käyttö datan tallentamiseen inspiroituu siis olemassa olevista biologisista mekanismeista.