Komputer Biologis Dari RNA

Ilmuwan di Amerika Serikat telah berhasil merakit asam-asam ribonukleat ke dalam sebuah sistem logika teradaptasikan yang bisa diprogram untuk mengindera dan merespon molekul-molekul di dalam sel-sel jamur yang hidup. Penelitian ini membuka jalan untuk penemuan peranti-peranti buatan yang dapat memantau kondisi-kondisi sel dan mengambil tindakan yang diperlukan − seperti menyalurkan obat untuk mengobati sebuah sel yang sakit.

Komputer biologis ini, yang seluruhnya terbuat dari RNA, mengontrol translasi RNA duta (mRNA) menjadi protein. Sejauh ini, komputer-komputer biologis tersebut baru dapat ditanam di dalam mRNA protein fluoresens hijau (GFP), untuk membuat sel-sel jamur menyala hijau sebagai respon terhadap keberadaan molekul-molekul tertentu. Tetapi menurut teori, respons ini bisa menjadi fungsi molekuler manapun, papar Christina Smolke, yang memimpin penelitian di Institut Teknologi California.

Melalui alat-alat komputasi biologis yang telah dibuat sebelumnya, Smolke menekankan bahwa penelitiannya menemukan sebuah kerangka umum untuk membangun bio-komputer yang berbasis RNA. Sistem ini mudah diprogram, paparnya, karena terbuat dari tiga komponen terpisah yang dapat disesuaikan, analog dengan komponen-komponen "tancap dan main" yang ada di sirkuit-sirkuit elektronik.

Sensor dari masing-masing peranti terbuat dari sebuah aptamer RNA, sebuah rantai pendek yang mengikat molekul target spesifik. Dengan menggunakan rantai RNA lain, aptamer RNA ini digabungkan dengan sebuah ribozim, rantai akhir dari RNA yang bisa memotong mRNA. Apabila sebuah molekul "input" terikat ke sensor, ini menimbulkan perubahan konformasi dalam ribozim − baik dengan menyebabkannya memotong mRNA, atau dengan menutupnya.

"Kami mengelompokkan komponen-komponen bio-komputer ini dalam tiga kategori fungsional: sensor, pemancar, dan aktuatora," kata Smolke. "Jadi selama sepotong RNA merupakan sebuah sensor, misalnya, maka anda bisa menancapkannya ke bagian dari alat ini. Dan jadi anda memiliki kemampuan "tancap dan main" ini yang memungkinkan anda untuk merakit fungsi-fungsi yang beragam dari jumlah yang sangat kecil dari komponen-komponen yang telah ditentukan."

Smolke dan rekannya Maung Nyan Win menggunakan sistem mereka untuk membuat gerbang-gerbang logika biomolekuler, dengan meniru yang ada pada sirkuit-sirkuit elektronik. Peranti RNA mereka ini adalah yang pertama membuat komputasi multi-input (dengan bereaksi terhadap dua atau lebih molekul pada saat yang sama). Dalam sebuah contoh sederhana (gerbang AND), fluoresensi dalam sel-sel jamur dideteksi hanya ketika dua input molekuler, teophylin dan tetrasiklin, kedua-keduanya ada.

"Ini merupakan sebuah tahapan yang sudah berada dalam jalur yang tepat," kata Milan Stojanovic, seorang ahli terapeutik eksperimental yang sedang meneliti biokomputasi di Columbia University di New York. "Sebuah tahapan terhadap pencapaian beberapa harapan yang sangat besar dimana anda akan memiliki sirkuit-sirkuit buatan lengkap yang melakukan berbagai fungsi otomatis dalam sel. Harapan saya bahwa dalam jangka lima atau sepuluh tahun, gambaran lengkap dari peranti ini sudah rampung. Friedrich Simmel, yang meneliti komputasi biomolekuler di Technical University of Munich di Jerman, mengatakan, "Cukup sulit untuk mengatakan apakah ini akan bekerja pada kondisi sesungguhnya tapi pada dasarnya anda bisa membuat komputasi-komputasi logis rumit dengan beberapa fungsi yang ditunjukkan disini."
Sumber : www.chem-is-try.org