Abstractions for DNA circuit design.
Abstractions for DNA circuit design.
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DOI：
10.1098/rsif.2011.0343
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发表时间：
2012-03-07
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Phillips A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lakin MR;Youssef S;Cardelli L;Phillips A
DNA链置换技术已被用于实现广泛的信息处理设备，从逻辑门到化学反应网络，再到通用计算的体系结构。链置换技术使计算设备能够在DNA中实现，而不需要额外的组件，允许仅根据核苷酸序列对计算进行编程。链置换设备设计中的一个主要挑战是能够快速分析高水平设计，同时支持包括已知形式的干扰的详细模拟。另一个挑战是设计能够在很长一段时间内保持精确反应动力学的设备，而不需要依赖复杂的实验设备来随着时间的推移不断补充枯竭的物种。在这篇文章中，我们提出了一种设计DNA链置换装置的编程语言，它支持逐步递增的分子细节水平。该语言允许使用通用语法对设备设计进行编程，然后在不同的细节级别进行分析，无论是否有干扰，而不需要修改程序。这允许在分子细节水平和分析的计算成本之间进行权衡。我们使用该语言为DNA设备设计了一个缓冲体系结构，能够在潜在的无限时间内保持精确的反应动力学。我们通过设计一个能够持续振荡的DNA链置换系统来测试缓冲门支持长时间计算的有效性。
DNA strand displacement techniques have been used to implement a broad range of information processing devices, from logic gates, to chemical reaction networks, to architectures for universal computation. Strand displacement techniques enable computational devices to be implemented in DNA without the need for additional components, allowing computation to be programmed solely in terms of nucleotide sequences. A major challenge in the design of strand displacement devices has been to enable rapid analysis of high-level designs while also supporting detailed simulations that include known forms of interference. Another challenge has been to design devices capable of sustaining precise reaction kinetics over long periods, without relying on complex experimental equipment to continually replenish depleted species over time. In this paper, we present a programming language for designing DNA strand displacement devices, which supports progressively increasing levels of molecular detail. The language allows device designs to be programmed using a common syntax and then analysed at varying levels of detail, with or without interference, without needing to modify the program. This allows a trade-off to be made between the level of molecular detail and the computational cost of analysis. We use the language to design a buffered architecture for DNA devices, capable of maintaining precise reaction kinetics for a potentially unbounded period. We test the effectiveness of buffered gates to support long-running computation by designing a DNA strand displacement system capable of sustained oscillations.
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影响因子：
9.9
作者：
通讯作者：
--
影响因子：
--
作者：
Cardelli, Luca
通讯作者：
Cardelli, Luca
影响因子：
5.6
作者：
Anderson JC;Dueber JE;Leguia M;Wu GC;Goler JA;Arkin AP;Keasling JD
通讯作者：
Keasling JD
DOI：
10.1126/science.1170336
发表时间：
2009-04-03
期刊：
Science (New York, N.Y.)
影响因子：
--
作者：
Omabegho T;Sha R;Seeman NC
通讯作者：
Seeman NC
影响因子：
38.3
作者：
Ran, Tom;Kaplan, Shai;Shapiro, Ehud
通讯作者：
Shapiro, Ehud