リークレス翻訳体を用いたロバストなヘテロキラル鎖置換

Robust Heterochiral Strand Displacement Using Leakless Translators.

• Tracy L Mallette
• Milan N Stojanovic
• Darko Stefanovic
• Matthew R Lakin

抄録

分子コンピューティングは、ナノスケールでのバイオセンシングおよび信号処理のための強力なフレームワークを提供します。しかし、アプリケーションでは、従来のDNAコンポーネントを使用すると、ヌクレアーゼ酵素による回路コンポーネントの分解により、偽陽性信号が発生する可能性があります。ここで、我々は、lとd核酸ドメインの両方からなるハイブリッドキラル分子を使用して、d核酸信号がハイブリダイゼーションによって検出され、その後、さらなる分析のために堅牢なl-DNA信号に変換することを可能にするリークレスシグナルトランスレータを実装するために使用しています。本研究では、回路レベルでのロバスト性により、d-DNA成分がヌクレアーゼによって分解された場合でも、偽陽性信号に対してロバストであることを示した。このようにして、DNAベースの分子コンピュータの実用化に向けた応用の範囲と可能性を広げることができた。

Molecular computing offers a powerful framework for biosensing and signal processing at the nanoscale. However, for applications, the use of conventional DNA components can lead to false positive signals being generated due to degradation of circuit components by nuclease enzymes. Here, we use hybrid chiral molecules, consisting of both l- and d-nucleic acid domains, to implement leakless signal translators that enable d-nucleic acid signals to be detected by hybridization and then translated into a robust l-DNA signal for further analysis. We show that our system is robust to false positive signals even if the d-DNA components are degraded by nucleases, thanks to circuit-level robustness. This work thus broadens the scope and applicability of DNA-based molecular computers for practical, applications.