डबल हेलिक्स को एक मजबूत, टिकाऊ डेटा स्टोरेज प्लेटफॉर्म में बदलना

डीएनए एक मजबूत डेटा भंडारण माध्यम के रूप में उभर रहा है जो अल्ट्राहाई स्टोरेज घनत्व प्रदान करता है। हालांकि, मौजूदा डीएनए स्टोरेज सिस्टम स्वाभाविक रूप से अनुक्रमिक लेखन प्रक्रिया के कारण उच्च विलंबता से ग्रस्त हैं।

वैज्ञानिकों ने डीएनए की आणविक संरचना का विस्तार करके और एक सटीक नई अनुक्रमण विधि विकसित करके इस समस्या का समाधान किया। उन्होंने डबल हेलिक्स को एक मजबूत, टिकाऊ डेटा स्टोरेज प्लेटफॉर्म में बदल दिया।

डीएनए डेटा स्टोरेज सिस्टम का उनका प्रोटोटाइप प्राकृतिक और रासायनिक रूप से संशोधित न्यूक्लियोटाइड्स को मिलाकर एक विस्तारित आणविक वर्णमाला का उपयोग करता है।

बेकमैन इंस्टीट्यूट फॉर एडवांस्ड साइंस एंड टेक्नोलॉजी के एक शोधकर्ता और इस अध्ययन के सह-लेखक कासरा तबताबाई ने कहा, “हर दिन, इंटरनेट पर कई पेटाबाइट डेटा उत्पन्न होते हैं। उस डेटा को स्टोर करने के लिए केवल एक ग्राम डीएनए ही पर्याप्त होगा। इस तरह सघन डीएनए एक भंडारण माध्यम के रूप में होता है।”

डेटा भंडारण के भविष्य को चित्रित करते हुए, इस नए अध्ययन में वैज्ञानिकों ने डीएनए के सहस्राब्दी पुराने एमओ की जांच की। इसके बाद उन्होंने 21वीं सदी का एक ट्विस्ट जोड़ा।

डीएनए के प्रत्येक स्ट्रैंड में चार रसायन होते हैं: एडेनिन (ए), गुआनिन (जी), साइटोसिन (सी), और थाइमिन (टी)। ये रसायन डबल हेलिक्स के साथ खुद को ऐसे संयोजनों में व्यवस्थित और पुनर्व्यवस्थित करते हैं जिन्हें वैज्ञानिक अर्थ बनाने के लिए डिकोड, या अनुक्रम कर सकते हैं।

डेटा भंडारण के लिए डीएनए की क्षमता को बढ़ावा देने के लिए वैज्ञानिकों ने मौजूदा चार-अक्षर लाइनअप में सात सिंथेटिक न्यूक्लियोबेस जोड़े।

तबताबाई ने कहा, “अंग्रेजी वर्णमाला की कल्पना करो। यदि आपके पास उपयोग करने के लिए केवल चार अक्षर होते, तो आप केवल कई शब्द बना सकते थे। यदि आपके पास पूर्ण वर्णमाला होती, तो आप असीमित शब्द संयोजन बना सकते थे। डीएनए के साथ भी ऐसा ही है। शून्य और एक को A, G, C, और T में बदलने के बजाय, हम शून्य और एक को A, G, C, T, और सात नए अक्षरों को भंडारण वर्णमाला में परिवर्तित कर सकते हैं। ”

यह पहली बार है जब वैज्ञानिकों ने डीएनए में सूचना भंडारण के लिए रासायनिक रूप से संशोधित न्यूक्लियोटाइड्स को संशोधित किया है। वे मशीन लर्निंग और आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस को मिलाकर अपनी तरह का पहला डीएनए सीक्वेंस रीडआउट प्रोसेसिंग मेथड विकसित कर सकते हैं।

इलिनोइस विश्वविद्यालय अर्बाना-शैंपेन के स्नातक छात्र चाओ पैन ने कहा, “हमने 11 न्यूक्लियोटाइड्स के 77 विभिन्न संयोजनों की कोशिश की, और हमारी विधि उनमें से प्रत्येक को पूरी तरह से अलग करने में सक्षम थी। विभिन्न न्यूक्लियोटाइड की पहचान करने की हमारी पद्धति के हिस्से के रूप में गहन शिक्षण ढांचा सार्वभौमिक है, जो कई अन्य अनुप्रयोगों के लिए हमारे दृष्टिकोण की सामान्यता को सक्षम बनाता है। ”

यह अक्षर-परिपूर्ण अनुवाद नैनोपोर्स के सौजन्य से आता है: बीच में एक उद्घाटन के साथ प्रोटीन जिसके माध्यम से एक डीएनए स्ट्रैंड निस्संदेह गुजर सकता है। वैज्ञानिकों ने पाया कि नैनोपोर्स डीएनए स्ट्रैंड के साथ प्रत्येक मोनोमर इकाई का पता लगा सकते हैं और उन्हें अलग कर सकते हैं – चाहे इकाइयों में प्राकृतिक या रासायनिक उत्पत्ति हो।

मैटेरियल्स साइंस एंड इंजीनियरिंग के जेम्स इकोनॉमी प्रोफेसर चार्ल्स श्रोएडर ने कहा, “यह काम गैर-प्राकृतिक केमिस्ट्री में मैक्रोमोलेक्यूलर डेटा स्टोरेज का विस्तार करने का एक रोमांचक सबूत-ऑफ-सैद्धांतिक प्रदर्शन प्रदान करता है, जो गैर-पारंपरिक भंडारण मीडिया में भंडारण घनत्व को काफी हद तक बढ़ाने की क्षमता रखता है।”

जर्नल संदर्भ:

  1. एस. कसरा तबताबाई एट अल। तंत्रिका नेटवर्क नैनोपोर रीडआउट प्रोसेसिंग के साथ डीएनए-आधारित डेटा स्टोरेज सिस्टम के आणविक वर्णमाला का विस्तार। डीओआई: 10.1021 / acs.nanolet.1c04203

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