Este método, batizado de "epi-bits", promete uma densidade de armazenamento sem precedentes e uma eficiência aumentada. Pesquisadores da Universidade de Pequim publicaram recentemente seus trabalhos na Nature, abrindo caminho para aplicações práticas e personalizadas.
A equipe, liderada por Cheng Zhang e Long Qian, desenvolveu uma técnica que permite codificar dados na forma de modificações epigenéticas em fitas de DNA. Esta abordagem, chamada de "epi-bits", utiliza a metilação enzimática para marcar posições específicas em modelos de DNA universais. Ao contrário dos métodos tradicionais, esta técnica não requer a síntese de novo do DNA (montando um a um os componentes da molécula), tornando o processo mais rápido e menos custoso.
Um dos principais benefícios desta tecnologia é sua capacidade de armazenar uma quantidade fenomenal de informações em um espaço minúsculo. Um único grama de DNA pode conter até 215 000 terabytes de dados, o equivalente a 10 milhões de horas de vídeo em alta definição. Esta densidade de armazenamento, combinada com a estabilidade de longo prazo do DNA, faz dele um suporte ideal para o arquivamento de dados.
O método dos epi-bits baseia-se na montagem paralela de fragmentos de DNA pré-sintetizados, chamados tijolos de DNA, em uma fita reutilizável. Cada tijolo se liga a um local único, guiando uma enzima para metilar uma posição específica. Este processo permite codificar dados de acordo com um sistema binário, semelhante ao utilizado na informática.
Os pesquisadores demonstraram a eficácia de seu método ao codificar 275 000 bits de informação em cinco modelos de DNA, sem a necessidade de síntese de DNA longa e cara. Entre os dados armazenados estavam duas fotos em alta definição, ilustrando o potencial desta tecnologia para o armazenamento de imagens e vídeos. Além disso, uma plataforma chamada iDNAdrive permitiu que voluntários codificassem seus próprios dados, com uma taxa de erro de leitura de "apenas" 1,42 %.
a) Mecanismo de armazenamento da informação epigenética.
b) Esquema de programação dos tipos móveis de DNA.
c) Montagem programável dos tipos móveis de DNA contendo epi-bits.
d) Impressão paralela via catálise guiada por DNMT1 para escrever seletivamente os epi-bits.
e) Sequenciamento por nanoporo dos templates modificados e análise coletiva da metilação.
Este avanço abre perspectivas promissoras para o armazenamento de dados em grande escala, ao mesmo tempo que oferece uma solução personalizável e acessível. Os trabalhos de Zhang e sua equipe marcam um passo significativo em direção à adoção do DNA como suporte de armazenamento de dados, com aplicações potenciais em diversos domínios, desde o arquivamento até a bioinformática.
O que é a metilação do DNA?
A metilação do DNA é um processo bioquímico que consiste em adicionar um grupo metil (-CH3) a uma base citosina do DNA. Esta modificação epigenética desempenha um papel crucial na regulação da expressão dos genes.No contexto do armazenamento de dados, a metilação é utilizada para codificar informações. Cada sítio metilado ou não metilado no DNA representa um bit de informação, semelhante ao sistema binário utilizado na informática.
Este método permite armazenar dados de forma densa e estável, ao mesmo tempo que é reversível. As enzimas responsáveis pela metilação podem ser controladas para adicionar ou remover grupos metil, permitindo assim reescrever os dados armazenados.
A metilação do DNA é também um processo natural nas células, onde contribui para a diferenciação celular e a resposta a estímulos ambientais. Sua utilização para o armazenamento de dados inspira-se, portanto, em mecanismos biológicos existentes.