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用于基于DNA的数据存储中更智能文件操作的混杂分子。

Promiscuous molecules for smarter file operations in DNA-based data storage.

作者信息

Tomek Kyle J, Volkel Kevin, Indermaur Elaine W, Tuck James M, Keung Albert J

机构信息

Department of Chemical and Biomolecular Engineering, North Carolina State University, Raleigh, NC, USA.

Department of Electrical and Computer Engineering, North Carolina State University, Raleigh, NC, USA.

出版信息

Nat Commun. 2021 Jun 10;12(1):3518. doi: 10.1038/s41467-021-23669-w.

DOI:10.1038/s41467-021-23669-w
PMID:34112775
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8192770/
Abstract

DNA holds significant promise as a data storage medium due to its density, longevity, and resource and energy conservation. These advantages arise from the inherent biomolecular structure of DNA which differentiates it from conventional storage media. The unique molecular architecture of DNA storage also prompts important discussions on how data should be organized, accessed, and manipulated and what practical functionalities may be possible. Here we leverage thermodynamic tuning of biomolecular interactions to implement useful data access and organizational features. Specific sets of environmental conditions including distinct DNA concentrations and temperatures were screened for their ability to switchably access either all DNA strands encoding full image files from a GB-sized background database or subsets of those strands encoding low resolution, File Preview, versions. We demonstrate File Preview with four JPEG images and provide an argument for the substantial and practical economic benefit of this generalizable strategy to organize data.

摘要

由于DNA的密度、寿命以及资源和能源节约特性,它作为一种数据存储介质具有巨大潜力。这些优势源于DNA固有的生物分子结构,这使其有别于传统存储介质。DNA存储独特的分子架构也引发了关于数据应如何组织、访问和处理以及可能具备哪些实用功能的重要讨论。在此,我们利用生物分子相互作用的热力学调控来实现有用的数据访问和组织功能。针对特定的环境条件集,包括不同的DNA浓度和温度,筛选其从GB级背景数据库中可切换访问编码完整图像文件的所有DNA链或编码低分辨率文件预览版本的那些链的子集的能力。我们用四张JPEG图像展示了文件预览,并论证了这种可推广的数据组织策略在经济方面的巨大实际效益。

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https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/d0e9/8192770/616416141d07/41467_2021_23669_Fig1_HTML.jpg
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