RNA电路诱导细胞进行计算

文章：亚利桑那州立大学

来自亚利桑那州立大学的合成生物学研究已经证明了如何诱导生物细胞以微小机器人或计算机的方式进行计算。

研究人员的研究结果对智能药品设计和智能药物交付，绿色能源生产，低成本诊断技术以及甚至能够捕猎癌细胞或切断异常基因的开发，对智能药品设计和智能药物交付，绿色能源生产纳米蟹素的发展具有显着影响。

在期刊中描述的方法自然，使用由核糖核酸或RNA组成的电路。这些电路设计类似于传统的电子万博投注网址电路，在细菌单元中自组装，允许它们通过产生特定的计算输出（在这种情况下，蛋白质）来扰乱传入的消息并响应它们。

在新的研究中，在实验室中设计了称为逻辑门的专门电路，然后将其掺入活细胞中。当消息（RNA片段的形式）附着在蜂窝电路中的互补RNA序列时，微小电路开关将自行跳转，并激活逻辑栅极并产生所需的输出。

RNA开关可以以各种方式组合以产生能够评估和响应多个输入的更复杂的逻辑栅极，就像简单的计算机可能需要多个变量并且执行顺序操作，如添加和减法，以便达到最终结果，以便达到最终结果，以便达到最终结果对研究人员来说。

Alex Green是ASU BioDesign Institute的助理教授表示，新的研究改善了可以进行细胞计算的容易性。仅生产蜂窝纳米型的RNA的方法是显着的进步，因为早期的努力需要使用复杂的中间体，如蛋白质。现在，必要的磁核算部分可以在计算机上轻松设计。RNA的四个核苷酸字母（A，C，G和U）的简单碱基配对性能确保了可预测的自组装和在活细胞内的这些部件的功能。

“我们正在使用非常可预测和可编程的RNA-RNA相互作用来定义这些电路可以做的事情，”Green说。“这意味着我们可以使用计算机软件来设计RNA序列，这些序列表现为在细胞中的方式。它使设计过程更快。“

使用DNA和RNA的可能性，使用南加州大学的Leonard Adleman于1994年表现出电脑样计算。从那时起，快速进展已经大大提出了该领域，最近，这种分子计算已经在活细胞内完成。

新论文中描述的技术利用了当在细胞中产生时的RNA与DNA不同的事实是单链。这允许研究人员设计当互补RNA链与所设计的电路中的暴露的RNA序列结合时可以被激活的RNA电路。互补链的这种结合是规律的和可预测的，核苷酸总是与U和C配对，总是与G配对。

图1：在新的研究中，Alex Green是Asu Biodesign研究所和分子科学院学派的助理教授，证明了如何诱导生物细胞以微小机器人或计算机的方式进行计算。（来源：ASU）

在新的研究中，已知和，或不是设计的逻辑门。当存在两个RNA消息A和B时，A和栅极仅在单元中产生输出。A或栅极响应A或B，而当存在给定的RNA输入时，NOT门将阻止输出。组合这些门可以产生能够响应多个输入的复杂逻辑。

研究人员使用RNA Toehold开关，制造了能够进行四输入的第一核经电图设备，六输入或能够执行称为偏离正常形式表达的复杂组合的12输入装置。当逻辑门遇到导致激活的正确RNA结合序列时，将打开令趾开关并发生与蛋白质的翻译过程。所有这些电路传感和输出功能都可以集成到相同的分子中，使系统紧凑，更容易在单元格中实现。

格林表示，下一阶段将专注于使用RNA追随技术，在生物电池中生产所谓的神经网络，能够分析一系列兴奋性和抑制的输入，平均并在特定阈值下产生输出并产生输出。达到活性，很多是神经元平均来自其他神经元的传入信号的方式。最终，研究人员希望诱导细胞通过可编程分子信号诱导彼此沟通，形成真正的互动，脑的网络。