研究人员为基于dna的计算开发了更好的控制

北卡罗来纳州立大学的一位化学家发现了一种方法，可以让基于dna的计算更好地控制逻辑运算。他的工作可能导致dna计算与传统硅计算的接口。

利用DNA分子——构成基因的物质——来进行计算的想法并不新鲜;科学家们已经为此研究了十多年。与传统的硅基计算机相比，DNA具有存储更多数据的能力，还具有在生物环境中(例如活细胞内)进行计算的潜力。但是，尽管这项技术前景广阔，但在控制特定计算发生的时间和地点方面，它的能力仍然有限。

亚历克斯博士Deiters据NC状态下化学副教授开发了一种用于控制基于DNA的计算系统内的逻辑栅极的方法。逻辑门是计算机“计算”的手段，因为它们的集合以不同的方式组合，以使计算机最终执行类似添加或减法的任务。在DNA计算中，通过组合不同的DNA链，而不是通过一系列晶体管来产生这些栅极。缺点是DNA计算事件通常在测试管中进行，其中计算事件序列不能容易地利用空间和时间分辨率控制。因此，虽然DNA逻辑门可以并进行工作，但没有人可以告诉他们工作时间或地点，使得难以创建计算事件的序列。

发表在美国化学学会杂志deiter通过使部分DNA逻辑门输入链可光激活，或由紫外线(UV)光控制来解决控制问题。这个过程被称为光保持。deiter成功地在DNA逻辑门上photocaged几个不同的核苷酸被称为和门。当紫外光照射到门上时，它被激活并完成其计算事件，这表明光激活逻辑门为基于dna的逻辑门控制的“何时何地”问题提供了一个有效的解决方案。

派对希望使用光来控制DNA逻辑门将给予研究人员，不仅能够创造更复杂，顺序的DNA计算，而且还可以在硅和基于DNA的计算机之间创建界面。

“由于DNA门是由光激活的，它应该可以通过将硅基计算机的电脉冲转换为光来触发DNA计算事件，从而允许电路和生物系统的相互作用，”deiter说。“能够在时间和空间上控制这些DNA事件，给我们提供了多种为DNA计算机编程的新方法。”

皮克-

编辑报告:本文摘要如下。

“DNA计算：光明控制和门”

作者: Alex Prokup, James Hemphill和Alexander deiter，北卡罗来纳州立大学

发表:在网上美国化学学会杂志

文摘:
DNA计算是一个新兴的领域，它基于DNA逻辑门来实现复杂电路的组装。基于DNA的逻辑门以前是通过纯化学手段操作的，通过DNA链或其他生物分子控制逻辑操作。虽然门可以通过这种方式操作，但它限制了基于dna的逻辑操作的时间和空间控制。通过将笼状胸腺嘧啶核苷酸结合到基于dna的逻辑门中，形成了一种光化学控制的和门。利用光作为逻辑输入，实现了空间控制和时间控制。此外，还推导出了光调控DNA逻辑门的设计规则。给出了一种可在控制器中找到的阶跃响应。光化学输入缩短了DNA计算和硅电路之间的距离，因为光波可以直接转换成电子输出信号，反之亦然。这种连接对于DNA逻辑门和电子设备之间接口的进一步开发非常重要，使生物系统与电路之间的连接成为可能。