分子プログラミング

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本研究領域の目標は,主としてDNA分子によって作られた分子システムのためのシステマティックな設計論を確立することである.本研究領域の研究項目は多岐に渡っており,その研究成果も膨大であるため、本研究領域の主目的である,分子計算のための計算分子と分子反応の設計論および応用に関係する研究成果の中から,領域全体を通して主要なものを取捨選択し簡潔にまとめると,以下のようになる.1.計算分子(DNA配列)の設計論(1-1)望ましくない構造を作らない配列の設計(1-2)望ましい構造を作る配列の設計(1-3)自在に構造変化する配列の設計(1-4)構造変化の数理モデルと実験的検証2.分子反応の設計論(2-1)反応の並列化(2-2)反応の精密化(2-3)進化のための反応3.計算論的ナノテクノロジー応用(3-1)DNAナノ構造の高信頼アセンブリ(3-2)4*4DNAタイルによるバイナリカウンタの実現(3-3)ヘアピンとバルジによる並行計算(3-4)光ライゲーションによる耐熱性DNAナノ構造体の構築4.合成生物学応用(4-1)in vitro論理演算素子,発振素子の構築(4-2)in vivo論理演算素子の構築(4-3)大腸菌を用いたバクテリアコンピュータの開発(4-4)WetTDGAによるaaRSの基質改変(1),(2)は基礎的な設計技術に関する理論および実験であり、主として研究期間の前半の成果である.特に(1)の配列設計は, DNAを計算分子とするすべての分子計算に共通した基礎的成果である。(3),(4)は,分子プログラミングの次世代の展開として重要視されている計算論的ナノテクノロジーおよび合成生物学への応用研究であり,研究期間の後半の成果である.