Honq Konq Politexnik Universiteti tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kredit: Unsplash/CC0 İctimai Sahə

Süni intellekt təlimləri, böyük verilənlərin analitikası və ağıllı cihazlar vasitəsilə hər gün böyük həcmdə rəqəmsal məlumatlar yaradılır. Ənənəvi sərt disklər və bulud yaddaşı yüksək xərclər, məhdud tutum, yüksək enerji istehlakı və qısa ömür müddəti ilə getdikcə daha çox məhdudlaşdıqca, molekulyar verilənlərin saxlanması inqilabi saxlama alternativi kimi ortaya çıxmışdır.

Honkonq Politexnik Universitetinin (PolyU) tədqiqatçıları rəqəmsal məlumatları saxlamaq üçün mühəndislik zülallarından istifadə edən bir metodun ilkin müəllifləri olublar və ilk dəfə olaraq məlumatların saxlanmasından məlumatların əldə edilməsinə qədər bütün prosesi yeni dizayn edilmiş qeyri-təbii zülallarda tamamlayıblar.

Bu, qlobal miqyasda süni intellekt tərəfindən yaradılan məlumatların partlayıcı artımına ümidverici bir həll təklif edərək, davamlılığa, yüksək saxlama tutumuna və yüksək stabilliyə malik zülal əsaslı saxlama çərçivəsinin yaradılması potensialını nümayiş etdirir.

Zülal mühəndisliyi, sintetik biologiya, biokimya, analitik kimya və kompüter elmləri sahələrini əhatə edən fənlərarası qrupa Tətbiqi Biologiya və Kimya Texnologiyaları kafedrasının dosenti və professoru professor Çjonpinq Yao rəhbərlik edir.

Digər üzvlər arasında həmin kafedranın tədqiqat üzrə köməkçi professoru Dr. Çeuk-çi NQ və Mühəndislik Fakültəsinin dekan müavini (Qlobal Əlaqə) və Elektrik və Elektron Mühəndisliyi kafedrasının professoru professor Çunq-Minq Fransis LAU da var.

Nəticələr Nature Communications jurnalında dərc olunub .Zülallarla məlumatların saxlanması və əldə edilməsi prosesi. Mənbə: Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-70061-7

Niyə zülallar DNT və peptidləri məğlub edir

Mətnlər, şəkillər və videolar da daxil olmaqla, bütün rəqəmsal fayllar kompüterlərdə 0 və 1-lərdən ibarət bit ardıcıllığı kimi saxlanılır. Molekulyar məlumatların saxlanması adətən böyük bir molekuldakı müxtəlif növ monomerləri müəyyən bit ardıcıllıqlarına təyin etməklə işləyir və bununla da məlumatları sonradan deşifrə edib oxuna bilən monomer ardıcıllıqlarına “çevirir”.

Tez-tez istifadə olunan orta DNT (monomer kimi nukleotidlər) yalnız dörd növ nukleotiddən ibarətdir ki, bu da nisbətən aşağı saxlama tutumuna səbəb olur və həmçinin parçalanmaya meyllidir.

Professor Yaonun komandası əvvəllər alternativ olaraq peptidlər (monomer kimi amin turşuları) hazırlamışdı. Peptidlər 20 növ təbii amin turşusundan, eləcə də bir çox qeyri-təbii amin turşusundan hazırlana bilər və bu da daha yüksək saxlama tutumu təklif edir.

Onlar həmçinin çox yüksək stabilliyə nail olmaq üçün optimallaşdırıla bilər. Lakin, peptidlər qısa molekulyar ardıcıllıqlarına görə məhdud saxlama səmərəliliyinə malikdir və əsasən baha başa gələn kimyəvi sintez yolu ilə istehsal olunur.

Sabit protein məlumat daşıyıcılarının dizaynı

Tədqiqat qrupu innovativ şəkildə zülallardan məlumat daşıyıcıları kimi istifadə etməyi təklif edib. Zülallar peptidlərdən daha uzun amin turşusu ardıcıllığına malikdir və bu da daha yüksək saxlama səmərəliliyi və tutumu təmin edir.

Bundan əlavə, zülallar bakteriya və heyvan hüceyrələri kimi bioloji sistemlər tərəfindən asanlıqla ifadə edilə bilər, yəni hüceyrələri təyin olunmuş zülallar yaratmağa sövq edən genetik məlumatın yeridilməsi ilə, məlumat daşıyan zülalların genişmiqyaslı və ucuz istehsalına imkan yaradır. Zülallar həmçinin müxtəlif mühitlərdə toz və ya məhlul şəklində daha yüksək sabitliklə qorunub saxlanıla bilər.

Lakin, zülal əsaslı məlumatların saxlanması iki əsas çətinliklə üzləşir. Birincisi, məlumat daşıyan zülalların amin turşusu ardıcıllığı olduqca təsadüfi və dəyişkən görünür ki, bu da onların sabitliyini və həllolma qabiliyyətini poza bilər və bu da belə zülalların dizaynını və ifadəsini çətinləşdirir.

İkincisi, zülal ardıcıllığı texnikası hazırda əsasən zülalın identifikasiyası üçün istifadə olunur, burada zülal ardıcıllığının yalnız bir hissəsi mövcud zülal verilənlər bazaları ilə uyğunlaşmaq üçün lazımdır; lakin kodlanmış məlumatları tam şəkildə əldə etmək üçün bütün ardıcıllıq dəqiq şəkildə yenidən qurulmalıdır.

Tədqiqat qrupu bu çətinliklərin öhdəsindən gəlmək üçün innovativ strategiyalar hazırladı. Uzunmüddətli sabitliyi ilə tanınan təbii bir zülal olan kollagenin ardıcıllıq modelindən ilhamlanaraq, struktur sabitliyini və parçalanmaya qarşı müqavimətini artırmaq üçün “onurğa sütunu” kimi bir zülal şablonu hazırladılar.

Kollagenə bənzər şablona bir neçə faylı kodlaya bilən məlumat daşıyan amin turşusu ardıcıllığını yerləşdirməklə, bu zülalları E. coli vasitəsilə uğurla ifadə etdilər.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Məlumatların necə saxlanıldığı və əldə edildiyi

Məlumatların alınması üçün bu zülallar daha sonra maye xromatoqrafiya-tandem kütlə spektrometriyası ilə həzm edilmiş və təhlil edilmişdir. Bu üsulla istehsal olunan bütün peptid fraqmentləri ayrılmış və onların amin turşusu ardıcıllıqları bir-bir müəyyən edilmişdir.

Komanda, bütün ardıcıllıqları yenidən qurmaq və onları uğurla bit sətirlərinə çevirmək üçün öz-özünə hazırlanmış alqoritmlə idarə olunan proqram təminatından istifadə etdi. Dəqiq və səmərəli məlumat oxunuşuna nail olmaq üçün kiçik səhv və ya buraxılmış ardıcıllıqları bərpa etmək üçün səhv düzəltmə sxemindən də istifadə edildi.

Əvvəlki yanaşmalarla müqayisədə performans artımları

Komandanın peptid əsaslı məlumatların saxlanması üzrə əvvəlki işi, 2020-ci ildə Çinin yeni nəsil pilotlu kosmik gəmisində kosmik tədqiqatlar üçün onun sabitliyini və uyğunluğunu nümayiş etdirdi. Bu yeni yanaşma bir çox aspektdə əhəmiyyətli irəliləyişlər təmin edir.

Professor Yao dedi: “Məlumat daşıyıcıları kimi zülalların DNT və peptidlərə nisbətən bir çox üstünlükləri var. Tədqiqatımızdakı zülal nümunələri peptid əsaslı metodun dəyərinin yalnız 10%-i ilə 30 dəfə çox saxlama sıxlığına nail oldu. Bundan əlavə, məhlul şəklində və ya güclü turşuda tez parçalanan məlumat saxlayan DNT ilə müqayisədə zülallar çox uzun müddət oxunaqlı qaldı və bu da üstün stabillik nümayiş etdirdi.”

Zülallarla təsadüfi giriş və şifrələmə

Əsas məlumatların saxlanmasından əlavə, tədqiqat qrupu təsadüfi giriş və kriptoqrafik qorumanı təmin etmək üçün zülalları daha da “funksionallaşdırdı”. Funksionallaşdırılmamış zülallarla, bütün məlumat dəstini deşifrə etmədən müəyyən məlumat seqmentlərini əldə etmək mümkün deyil.

Tələb olunan məlumat seqmentlərini daşıyan zülallara xüsusi yaxınlıq etiketləri əlavə etməklə, komanda təsadüfi giriş əldə etmək üçün təmizlənmə zamanı hədəf zülalları “tutmaq” üçün müvafiq antikorlardan uğurla istifadə etdi.

Komanda həmçinin gizli mesajları kodlaşdırmaq üçün bu funksionallaşdırılmış zülallardan istifadə etdi və mesajların yalnız məlum affinlik birləşməsi tərəfindən əldə edilə biləcəyini sübut etdi və bununla da zülalların məlumat şifrələmə imkanlarını nümayiş etdirdi.

Canlı məlumat arxivlərinin gələcək potensialı

Professor Yao yekun olaraq bildirib ki , “Zülalların özünəməxsus sabitliyi, saxlanma asanlığı və yüksək saxlama qabiliyyəti onları böyük həcmli məlumatların uzunmüddətli saxlanması üçün əla daşıyıcı edir. Onların əlverişli biouyğunluğu hətta canlı orqanizmlərdə rəqəmsal məlumatların saxlanması imkanını da açır”.

“Gələcəkdə, zülal əsaslı məlumatların saxlanmasına yeni funksiyalar əldə etmək üçün müxtəlif zülal şablonları dizayn edərkən kütləvi saxlama imkanlarına, daha sürətli məlumat yazma və oxuma sürətlərinə və zülal istehsalı xərclərinin daha da azaldılmasına nail olmağı hədəfləyirik.”

Nəşr detalları

Yin Zhou və digərləri, E. coli vasitəsilə ifadə edilən qeyri-təbii zülallarla məlumatların saxlanması və əldə edilməsi, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-70061-7

Jurnal məlumatları: Nature Communications 

Əsas anlayışlar

genetik cəhətdən dəyişdirilmiş orqanizmlər

Honkonq Politexnik Universiteti tərəfindən təmin edilir