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基于模块化 DNA 酶库的 pH 可编程 DNA 逻辑阵列。

pH-programmable DNA logic arrays powered by modular DNAzyme libraries.

机构信息

The Institute of Chemistry, The Hebrew University of Jerusalem, Jerusalem 91904, Israel.

出版信息

Nano Lett. 2012 Dec 12;12(12):6049-54. doi: 10.1021/nl300051g. Epub 2012 Feb 9.

DOI:10.1021/nl300051g
PMID:22295948
Abstract

Nature performs complex information processing circuits, such the programmed transformations of versatile stem cells into targeted functional cells. Man-made molecular circuits are, however, unable to mimic such sophisticated biomachineries. To reach these goals, it is essential to construct programmable modular components that can be triggered by environmental stimuli to perform different logic circuits. We report on the unprecedented design of artificial pH-programmable DNA logic arrays, constructed by modular libraries of Mg(2+)- and UO(2)(2+)-dependent DNAzyme subunits and their substrates. By the appropriate modular design of the DNA computation units, pH-programmable logic arrays of various complexities are realized, and the arrays can be erased, reused, and/or reprogrammed. Such systems may be implemented in the near future for nanomedical applications by pH-controlled regulation of cellular functions or may be used to control biotransformations stimulated by bacteria.

摘要

大自然能够执行复杂的信息处理电路,例如将多功能干细胞编程转化为靶向功能细胞。然而,人造分子电路无法模拟如此复杂的生物机器。为了实现这些目标,构建可编程模块组件至关重要,这些组件可以通过环境刺激来执行不同的逻辑电路。我们报告了前所未有的人工 pH 可编程 DNA 逻辑阵列的设计,该阵列由 Mg(2+)和 UO(2)(2+)依赖的 DNA 酶亚基及其底物的模块化库构建而成。通过 DNA 计算单元的适当模块化设计,实现了各种复杂程度的 pH 可编程逻辑阵列,并且可以对其进行擦除、重复使用和/或重新编程。此类系统将来可能会通过 pH 控制细胞功能调节应用于纳米医学,或者可以用于控制受细菌刺激的生物转化。

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