Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT) descobriram que condensados ​​biomoleculares desempenham um papel crucial na ativação de genes, um mecanismo que oferece novas perspectivas para o desenvolvimento de chips de computador artificiais baseados em DNA. A pesquisa foi publicada nos Anais da Academia de Ciências de Nova York.

Em células humanas, uma fita de DNA com cerca de dois metros de comprimento carrega aproximadamente 20.000 genes, intrincadamente enrolados dentro de um núcleo com cerca de 10 micrômetros de diâmetro. Células-tronco podem localizar e ativar genes específicos de forma rápida e precisa; a ativação incorreta pode levar à mutação ou à morte celular. A pesquisa da equipe do KIT mostra que os condensados ​​biomoleculares podem realizar esse processo de forma eficiente. Lennart Hilbert, professor do Instituto de Sistemas Biológicos e Químicos do KIT, explicou: "Os condensados ​​biomoleculares são minúsculas gotículas que se formam em locais específicos do DNA, comportando-se de maneira semelhante às gotículas de óleo na água; eles agregam a maquinaria molecular necessária para ativar os genes."

Esse mecanismo biológico é semelhante à arquitetura de von Neumann na computação, que permite computação eficiente por meio do acesso rápido aos endereços de memória pelo processador. A equipe de pesquisa construiu um modelo digital de nanoestruturas de DNA combinando simulações computacionais com experimentos de laboratório para prever o comportamento de condensados ​​biomoleculares. "As simulações digitais aceleram significativamente o processo de pesquisa, ajudando-nos a selecionar sistemas enzimáticos com as propriedades desejadas antes da síntese", disse a doutoranda Mona Wellhäusser.

Essa pesquisa estabelece as bases para o desenvolvimento de sistemas de armazenamento e computação baseados em DNA com aplicações potenciais em biotecnologia, tratamento de câncer e terapia gênica programável. Hilbert acrescentou: "Atualmente, conseguimos acesso a um único endereço, mas estamos construindo um sistema de endereçamento mais completo, abrindo caminho para arquiteturas de computação biomiméticas."