Apakah DNA memiliki fungsi yang setara dengan pernyataan IF, loop WHILE, atau pemanggilan fungsi?

Apakah DNA memiliki sesuatu seperti pernyataan IF, loop WHILE, atau pemanggilan fungsi?

• Pertanyaan tentang apakah DNA memiliki struktur seperti pernyataan IF, lompatan GOTO, atau loop WHILE.
• Dalam pengembangan perangkat lunak, struktur-struktur ini berfungsi mengeksekusi blok kode ketika kondisi tertentu terpenuhi.

Contoh biologis yang mirip dengan sintaks pemrograman

• IF: Gen ditranskripsi ketika faktor aktivasi transkripsi hadir. Peristiwa tidak berakhir sampai program dihentikan oleh kematian sel.
• WHILE: Gen ditranskripsi selama faktor represor transkripsi tidak ada.
• Tidak ada padanan langsung untuk pemanggilan fungsi. Semua peristiwa terjadi di ruang yang sama dan ada kemungkinan saling mengganggu.
• GOTO: Bergantung pada kondisi, dan dapat terjadi dalam koneksi jaringan tertentu. Misalnya, jika jalur sinyal adalah A → B → C dan ada koneksi lain dari D → C, maka ketika D aktif, ia dapat langsung memengaruhi C tanpa melalui A dan B.
• Ada contoh pembangunan gerbang logika menggunakan rangkaian biologi sintetis.

Perbandingan DNA dan kode komputer

• DNA tidak bisa dibandingkan secara langsung dengan kode komputer. Yang penting bukanlah struktur sintaksnya, melainkan logika yang mendasarinya.
• DNA hanyalah kumpulan instruksi dan bukan entitas yang sepenuhnya fungsional.
• Sel memiliki sifat analog, sehingga dalam kebanyakan situasi nilai variabel bukan 0/1 (biner).

DNA tidak mirip dengan kode komputer

• Kode komputer memiliki urutan eksekusi, tetapi DNA berjalan secara paralel dan tidak berurutan.
• Kode komputer memiliki makna yang ketat dan konsisten, sedangkan DNA diterjemahkan menjadi asam amino dan interaksi kimia yang kompleks di antaranya menentukan fungsi protein.
• Jalur yang mirip komputer lebih tepat dicari pada tingkat protein, bukan pada tingkat DNA.

Biologi sintetis

• Ada beberapa aspek yang bisa dibandingkan antara cara gen diekspresikan dari DNA dan fungsi logika, tetapi tidak sempurna.
• Biologi sintetis berkembang sebagai bidang baru yang berupaya mengintegrasikan fungsi logika ke dalam biologi.

Interferensi transkripsi

• Interferensi transkripsi dapat dipandang sebagai bentuk pernyataan IF (atau WHILE).
• DNA hanya bermakna untuk eksekusi kode berurutan, sementara banyak transkripsi terjadi secara paralel pada saat yang sama.

Diskusi tambahan tentang pemanggilan fungsi

• Reseptor nuklir adalah contoh yang baik untuk pemanggilan fungsi; ketika diaktifkan, reseptor ini mengaktifkan represi/aktivasi gen dan proses hilir dari subrutin di dalam sel.

Struktur tingkat rendah yang mirip pemrograman

• FUNCTION CALL: Mengganti satu subunit tunggal dalam protein kompleks mirip dengan pemanggilan fungsi.
• IF: Melalui alternative splicing, sebagian DNA (ekson) dapat disertakan atau tidak disertakan dalam transkrip yang mengode protein akhir.

Pendapat GN⁺

• Tulisan ini menawarkan diskusi menarik tentang apakah DNA memiliki struktur yang mirip dengan bahasa pemrograman komputer.
• Meskipun perbandingan langsung antara DNA dan kode komputer tidak akurat, hal ini dapat membantu memahami prinsip kerja logis dalam sistem biologis.
• Perkembangan biologi sintetis membuka kemungkinan baru untuk mengintegrasikan fungsi logika ke dalam sistem biologis, yang dapat berdampak penting pada riset dan aplikasi bioteknologi di masa depan.

[GN⁺]

Komentar Hacker News

• DNA tidak memiliki struktur pemrograman, tetapi bisa dianggap bekerja seperti jaringan saraf. Jaringan regulasi gen mirip dengan jaringan saraf karena memengaruhi aktivitas satu sama lain melalui node yang saling terhubung yang memproses informasi (gen dan protein).

  • Beberapa protein berperan mengaktifkan gen lain, dan ini adalah faktor transkripsi yang memainkan peran utama dalam jaringan regulasi.
  • Faktor transkripsi berikatan dengan wilayah promoter gen untuk memulai produksi protein lain, yang memicu reaksi berantai.
  • Beberapa faktor transkripsi bersifat represif.

• Hal yang unik dari mtDNA adalah dua gen yang terpisah saling tumpang tindih dengan menggunakan reading frame yang berbeda. Akhir dari satu gen sama dengan awal gen lain, dan ini disusun agar dapat dimanfaatkan dalam genom mitokondria yang berbentuk sirkular.

  • Kromosom DNA dapat mengalami perubahan bentuk sebagai respons terhadap lingkungan sekitar, dan ini dapat meningkatkan atau menurunkan kemungkinan reading frame tertentu untuk ditranskripsikan.
  • Saya penasaran apakah mekanisme ini terlibat dalam cara kerja gen homeobox yang mengubah ekspresi genetik di seluruh "cetak biru dasar" tubuh.
  • Sejauh kita dapat mengidentifikasi "struktur" pemrograman dalam sistem ini, efek keseluruhannya didominasi oleh noise dan perilaku emergen, dan mode umum sistem ini adalah "loop kontrol umpan balik".

• Sebagai pengajar proses kreativitas dan inovasi, saya membagikan kepada para siswa contoh penemuan yang diperoleh dari mengamati alam (misalnya, Velcro lahir dari pengamatan akan burr yang menempel pada bulu anjing sang penemu).

  • Saya berpikir bahwa penemuan tentang komputasi akan datang dengan mengamati bagaimana hal itu terjadi di alam, terutama dalam pikiran manusia.
  • Penemuan semacam itu akan mengubah secara mendasar bagaimana komputasi dikonseptualisasikan.

• Postingan ini tampak malas, tetapi menghasilkan beberapa komentar yang cukup menarik. Saya berharap lebih banyak orang mengubah cara pandangnya terhadap rekayasa perangkat lunak.

  • Ada bacaan yang layak untuk topik terkait.

• Bagi siapa pun yang tertarik pada biologi komputasional, kuliah George Church sangat bagus.

  • Deskripsi kuliah: menilai kemajuan dalam hubungan antara urutan, struktur, dan fungsi dalam jaringan biologis yang kompleks serta pemodelan realistis dari analisis genomik kuantitatif, komprehensif, dan fungsional.
  • Praktiknya mencakup algoritme, statistik, basis data, dan pendekatan simulasi, serta penerapan praktis untuk kedokteran, bioteknologi, penemuan obat, dan rekayasa genetika.

• Gen KMT2D adalah salah satu gen yang diketahui mengatur ekspresi gen lain. Cacat pada gen ini sering menyebabkan sindrom Kabuki.

  • Dalam ceramah Bert Hubert, 'DNA: The Code of Life (SHA2017)', ada contoh tentang perilaku IF.

• Tim Blais di YouTube membuat lagu yang edukatif dan menghibur tentang mesin molekuler berdasarkan penelitian A. Leigh. Melalui animasi yang menunjukkan bagaimana "sakelar" elektrokimia mengodekan status biner, ia menunjukkan bahwa secara prinsip gerbang logika dapat dibangun.

• Saya memandang DNA seperti pemrograman selama jutaan tahun. Serangkaian kode yang saling terhubung, bekerja tidak terlalu baik, tanpa komentar, dan tidak terdokumentasi; alasan mengapa kode menjadi seperti itu sepenuhnya terlupakan seiring waktu. Mengubahnya itu buruk, potongan kode tertentu menghasilkan perilaku tertentu, dan semakin banyak melihat kodenya, semakin tampak seperti spaghetti code.

• Kumpulan slide ini memberikan ikhtisar yang baik tentang sebagian pekerjaan yang telah dilakukan dalam DNA computing. Secara khusus, sangat menarik bahwa mekanisme DNA digunakan untuk menyelesaikan TSP (Traveling Salesman Problem).

• Faktor aktivasi transkripsi (IF) hadir ketika gen ditranskripsikan, dan faktor represi transkripsi (WHILE) membuat gen ditranskripsikan sampai faktor represi itu hadir.

  • IF dan WHILE setara, dan WHILE adalah semacam bentuk dual dari IF.
  • Mengatakan bahwa transkripsi dipicu ketika "faktor represi" tidak ada terdengar tidak masuk akal; karena keberadaan faktor represi menekan ekspresi, maka "faktor represi transkripsi; gen ditranskripsikan sampai faktor represi itu hadir" lebih masuk akal.