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光遺伝子操作法を用いた分子コンピューティング

使用光遗传学操作的分子计算

基本信息

批准号：
17059002
负责人：
藤本健造
金额：
$ 5.76万
依托单位：
Japan Advanced Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17059002/
关键词：
光ライゲーション光解裂光DNA操作 DNAナノ構造枝分かれDNA

项目摘要

遂行的処理を行う現存のコンピューターが苦手とするNP完全問題の解法に対し、並列処理能力に優れたDNAコンピューターの可能性が示されて以来、様々DNAコンピューティング法が開発されてきた。しかし、その原理の多くはハイブリダイゼーション特異性のみを用いた処理であったため、SNP診断と同様処理過程でのエラーといった問題が残った。そこで、エラーを抑制できる可逆的光連結反応を用いたDNAコンピューティング法を開発した。ハイブリダイゼーション・熱変性で行ない解候補DNAのキャッチ＆リリースを光照射による連結・切断に置き換えた系を設計しSAT(充足可能性)問題を解いた。結果、処理過程でのエラーがなく非常にS/N比の高いコンピューティングに成功した。本法は、DNAの分枝型連結を使うことで実現可能な系であり、酵素による代行はできず、可逆的光連結反応でのみ構築が可能である。また、ハイスループットコンピューティングを可能にする分枝型DNAの新規合成法を開発した。次に、コンピューターの基本であるロジックゲートをDNAで構築することを試みた。ロジックゲートは3つの基本要素(NOT、AND、OR)から成り、全ての回路がこれら3要素から構築可能である。光化学的なDNAロジックゲートを設計するにあたり、配列特異的に切断できる新しい光反応を開発した。増感剤であるカルバゾールを相補配列(インプット配列)に導入することで、還元的に光連結部位を配列特異的に切断することが可能になり、これまでのように溶液中の光連結産物(ゲート)を無差別に切断するのではなく、目的のゲートのみを切断できるため、ゲートの並列処理が可能となった。初めに3つの基本ゲートを構築し、カルバゾールが導入されたDNAを入力した結果、真理値表と完全に一致した出力が観測された。これら基本ゲートの設計法を用いることであらゆる回路が構築できる。

To solve the NP-complete problem, we need to solve the existing problems in parallel with the processing ability. We need to solve the problem in parallel with the processing ability. The principle of SNP diagnosis and the process of SNP diagnosis are different. A reversible optical link is used in the development of DNA detection methods. The solution to the problem of candidate DNA is to cut off the link and change the system. As a result, the processing process was very successful with high S/N ratio. This method enables the branching of DNA and the construction of reversible optical links. A new synthetic method for branched DNA has been developed. The basic idea is to create a new environment. The three basic elements (NOT, AND, OR) are the three elements that make it possible to construct. Photochemical DNA cleavage is designed to be specific and novel to photoreactive development. In addition, the photo-linked products in the solution can be cut off indiscriminately, and the photo-linked products in the solution can be cut off indiscriminately. In the beginning, the basic requirements for the construction, the introduction of DNA, the results, the truth table, and the complete consistency of the results. The basic design method is used to construct the loop.