Новости и мнения

Шифрование кишечной палочки

Исследователи разрабатывают модели экспрессии флуоресцентного белка для доставки секретных сообщений.

Экспрессия генов стала новыми невидимыми чернилами. Исследователи сообщают на Слушаниях этой недели Национальной академии наук, что они разработали систему шифрования с цветовой кодировкой, которая использует флуоресцентные белки для доставки информации.

«Идея довольно очевидна – попытаться взять цвета и использовать их, чтобы скрыть код. Я удивлен, что никто не делал этого раньше на самом деле », – сказал Марк Циммер , исследователь флуоресцентного белка в колледже штата Коннектикут, который не принимал участия в этом исследовании.

Исследователи разработали семь штаммов кишечной палочки, каждый из которых экспрессирует флуоресцентный белок разного цвета, и назначили уникальные цветовые комбинации для представления различных букв и цифр. Затем они разместили бактерии в аккуратные ряды колоний на многолуночной агаризованной чашке, предназначенной для чтения слева направо, как обычный английский текст.

Например, две соседние бактериальные колонии, экспрессирующие желтый флуоресцентный белок, обозначают букву Т. Красная колония рядом с зеленой колонией обозначает I. Конечный результат – это нечто, похожее на Lite Brite ребенка.

Бактерии, экспрессирующие флуоресцентные белки, рисунок которых составляет зашифрованное сообщение. РУКОВОДСТВО ПАЛАСИОС

«Это похоже на то, что вы делали в детстве, набирая алфавит и цифры и отправляя сообщение», – сказал Дэвид Уолт , автор исследования и профессор Университета Тафтса. «Мы только что сделали это немного более изощренным способом».

Команда также добавила несколько дополнительных мер безопасности, таких как требование для правильной среды роста. Несколько штаммов бактерий, сконструированных так, чтобы иметь устойчивость к различным антибиотикам, были помещены в каждую лунку на пластине источника. Затем эти бактерии переносили на новую чашку и выращивали в среде, содержащей определенный антибиотик, таким образом отбирая штаммы бактерий, устойчивых к этому лекарству. Если среда для выращивания содержит, например, антибиотик канамицин, бактерии, которые выросли, обнаружат зашифрованный текст (закодированное сообщение), который переводится как «вы использовали неправильный шифр, а сообщение является бессмысленным». Если вместо этого те же бактерии были выращены с антибиотик ампициллин в среде, правильное сообщение появится.

Исследование финансировалось военным агентством Агентства перспективных исследовательских проектов в области обороны. Уолт сказал The Scientist, что агентство ищет способ отправлять сообщения без какой-либо электроники.

Циммер сказал, что флуоресцентные белки надежны в работе и имеют самые разные цвета, но трудно представить себе шпионов, использующих молекулярную биологию для обмена сообщениями.

Итан Хейлман, инженер-программист и исследователь криптографии, сказал, что исследование движется в правильном направлении, но поскольку система использует обычные методы молекулярной биологии, она довольно открыта для атаки. В частности, хакеры могли упорядочить бактериальные гены, чтобы узнать их код. «Первое, что хотел бы сделать хакер, это разобрать ваш механизм, поэтому вы хотите усложнить задачу», – сказал Хейлман The Scientist .

Уолт сказал, что он исследует различные способы усложнить систему, такие как добавление временных уровней экспрессии белка, в которых цвет меняется с течением времени, раскрывая секретную ноту.

Хотя этот метод может быть не готов для ЦРУ, он дает вдохновение. «Я всегда хотел написать криминальный триллер с зеленым флуоресцентным белком в некотором роде, и это был бы способ сделать это», – сказал Циммер The Scientist .

М. А. Паласиос и др., « Инфобиология с помощью печатных массивов колоний микроорганизмов для временного и по требованию выпуска сообщений», PNAS , DOI: 10.1073 / pnas.1109554108 , 2011.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *