Student World

Bakterie Escherichia coli takhle dovede docela přesně optimalizovat využití laktózy a glukózy. Pro buňku je výhodné zpracovávat přednostně glukózu. Pokud glukóza není přítomna a je přítomna laktóza, bude se zpracovávat laktóza. Není-li přítomen ani jeden sacharid, nebude se zpracovávat nic. Je zbytečné a nehospodárné syntetizovat enzymy, když nejsou potřeba, a tedy zapínat příslušné geny. Logická tabulka systému lac pro enzym trávící laktózu má následující podobu:

G L enzym
0 0 0
0 1 1
1 0 0
1 1 0
(1 – je přítomen, 0, není přítomen, v posledním sloupečku pokyn pro syntézu galaktázy)

Jedná se o (více-méně) důsledně digitální systém – není to tak, že třeba v přítomnosti obou cukrů by se enzymu štěpícího laktózu syntetizovalo méně. Systém počítá pravdivostní hodnotu logické funkce L AND (NOT G). Jak ale tuhle „digitálnost“ biochemicky realizovat?
Buňka „defaultně“ produkuje represor, který (mechanicky) brání čtení genu pro štěpení laktózy. Pokud se v okolí buňky vyskytuje laktóza, jeden z jejích produktů reaguje s represorem, „odmotá“ ho a zpřístupní tak gen ke čtení. Po vyčerpání laktózy se represor vrátí do původního stavu.
Teď ještě zbývá zahrnout do výpočtu přítomnost glukózy. Ke čtení genu pro štěpení laktózy je potřeba ještě aktivátoru, který dosáhne potřebné hladiny pouze v nepřítomnosti glukózy (což si můžeme představit třeba tak, že aktivátor s glukózou reaguje).
Tento mechanismus je znám poměrně dlouho. Martyn Amos, který získal na MITu doktorát za DNA počítače, používá tento příklad k demonstraci toho, že „strojové“ systémy v buňce existují odedávna. Proto by neměl být problém řídit buněčné procesy i prostřednictvím umělých strojků na bázi DNA počítačů. Není to nic, co by bylo buněčným procesům cizí.

Zdroj: Martyn Amos: Na úsvitu živých strojů, Mladá fronta, Praha 2008

Jeden takový výpočet DNA počítače, jehož výsledkem by mělo být uvolnění látky zabíjející nádorové buňky, jsme popsali např. v článku DNA počítače odhalí nádorové buňky.

autor Pavel Houser