Простота вычислений с использованием биохимических схем

Пара Qian сделала разработку цепей ДНК недорогой помимо этого для начинающих исследователей, и для студентов, при помощи созданного ими программного инструмента именующиеся Seesaw Compiler. на данный момент они экспериментально продемонстрировали, что этот инструмент вероятно использовать для стремительного проектирования цепей ДНК, каковые затем смогут быть выстроены из недорогих «неочищенных» цепей ДНК, следуя систематической процедуре мокрой лаборатории, созданной Цянем и его сотрудниками.Документ с описанием работы покажется в выпуске Nature Communications от 23 февраля.Без оглядки на то, что ДНК самый известна как молекула, кодирующая генетическую эти живых существ, они также являются нужными химическими строительными блоками.

Это связано с тем, что более маленькие молекулы, составляющие цепь ДНК, именуемые нуклеотидами, связываются совместно только по очень необычным правилам — нуклеотид A связывается с T, а нуклеотид C связывается с G. нуклеотидов и может стать двойной цепью, если связывается с последовательностью комплементарных нуклеотидов.Цепи ДНК хороши для сбора информации в химической среде, локальной обработки и управления информации поведением отдельных молекул. Цепи, выстроенные из нитей ДНК вместо кремниевых транзисторов, вероятно использовать совсем в другом случае, чем электронные схемы. «Цепь ДНК имела возможность бы добавить« умов »к химическим веществам, лекарствам или материалам, заставляя их функции реагировать на трансформации в окружающей среде», — говорит Цянь. «Очень важно подчернуть, что эти адаптивные функции смогут быть запрограммированы людьми».Чтобы выстроить цепь ДНК, которая может, например, вычислить квадратный корень из от 0 до 16, исследователи вначале должны шепетильно создать смесь одноцепочечной и частично двухцепочечной ДНК, которая может химически распознавать набор нитей ДНК, концентрации которых являются значением исходного числа.

Их смешивание запускает каскад реакций «и» расстегивания «застегивания», каждая из которых высвобождает определенную цепь ДНК при связывании. По окончании завершения реакций идентичность забранных цепей ДНК раскрывает ответ на проблему.При помощи компилятора качелей исследователь имел возможность сказать компьютеру, какая функция должна быть вычислена, и компьютер создал необходимые последовательности ДНК и смеси. Но было неясно, как замечательно эти машинально созданные последовательности и смеси ДНК будут трудиться для построения цепей ДНК с новыми функциями; к примеру, вычисление правил, управляющих развитием клетки, способом определения соседних клеток.

«Построение цепи, складывающейся из ДНК, до сих пор было тяжёлым для тех, кто не занимается данной областью изучений, по обстоятельству того, что каждая цепь с новой функцией требует цепей ДНК с новыми последовательностями, и нет готовых компонентов цепи ДНК, каковые вероятно было бы использовать. приобретено », — говорит Крис Тачук, научный сотрудник по вычислительным и второй создатель и математическим наукам статьи. «Отечественное ПО для проектирования схем — это движение к тому, чтобы исследователи имели возможность то, что они хотят делать или вычислять, и заставлять ПО вычислять все нити ДНК, необходимые для выполнения вычислений, и моделирование для прогнозирования поведения цепи ДНК в пробирка. Не обращая внимания на то, что эти цепи ДНК все еще не являются готовыми продуктами, на данный момент мы показали, что они замечательно трудятся для новых схем с функциями, созданными пользователем ».«В 1950-х годах только пара исследовательских лабораторий, каковые разбирались в физике транзисторов, имели возможность создавать ранние догадки электронных схем и руководить их функциями», — говорит Цянь. «Но на данный момент доступно множество программных инструментов, каковые используют простые и понятные человеку языки для проектирования сложных электронных схем, встроенных в интеллектуальные машины. Отечественное ПО в некоем роде такое: оно переводит простые и понятные человеку описания вычислений в конструкцию сложной ДНК. схем. "Компилятор Seesaw был протестирован в 2015 году на неповторимом курсе в Калифорнийском технологическом университете, что преподавал Цянь и именовался «Проектирование и построение программируемых молекулярных совокупностей» (BE / CS 196 ab). «Как вы оцениваете доступность новой разработке?

Вы даете разработку тому, кто обладает интеллектуальными особенностями, но имеет минимальный опыт», — говорит Цянь.«Студенты этого класса были старшекурсниками и первокурсниками, специализирующимися в области и биоинженерии информатики», — говорит Анупама Тубагере, аспирант в области и биоинженерии биологии и первый создатель статьи. «Я начал работату с ними в качестве старшего помощника преподавателя, и не так долго осталось ждать мы совместно осознали, что использование компилятора Seesaw для разработки схемы ДНК дается легко для всех».Но выстроить спроектированную схему в мокрой лаборатории было не так легко. Так, продолжая упрочнения по окончании занятий, пара приступила к разработке систематической процедуры мокрой лаборатории, которая имела возможность бы направлять исследователей — помимо этого новичков, таких как студенты бакалавриата, — на протяжении построения цепей ДНК. «К счастью, мы нашли неспециализированное ответ каждой неприятности, с которой мы столкнулись, и по сей день любой может легко выстроить личные цепи ДНК», — говорит Тубагере.

Пара показала, что вероятно использовать недорогие, «неочищенные» нити ДНК в этих цепях, используя новый процесс. Это случилось только потому, что этапы систематической процедуры мокрой лаборатории были созданы, чтобы компенсировать более низкий уровень качества синтеза цепей ДНК.

«Мы сохраняем веру, что эта работа убедит больше компьютерных учёных и исследователей из вторых областей присоединиться к нашему сообществу в разработке все более превосходных молекулярных машин и изучать намного более широкий спектр приложений, каковые в конечном итоге приведут к трансформации разработок, обещанной изобретение молекулярных компьютеров ", — говорит Цянь.


6 комментариев к “Простота вычислений с использованием биохимических схем”

  1. В соц сетях истерика : На параде в Москве солдат оружием разбил машину Федеральной службы охраны и сказал, что его облучают! Ггггггггггг

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *