【產(chǎn)通社，7月19日訊】中國科學院（Chinese Academy of Sciences）官網(wǎng)消息，基于DNA堿基之間的互補配對原則可以設計組裝多種復雜的二級結構，進而開發(fā)出具有特定功能的DNA分子器件，包括分子開關、納米機器、分子框架、邏輯電路等。這些分子器件不僅在生命科學研究領域內(nèi)發(fā)揮著重要作用，并在能源、信息、生物計算等研究領域均有重要意義。DNA邏輯門是將DNA等生物分子或其他外界信息作為輸入（input），通過DNA結構變化引發(fā)的各種表征結果作為輸出（output），布爾運算后可以使得各種輸入之間的相互識別關聯(lián)關系得以明確。此外，通過將前一個邏輯門的輸出作為后一個邏輯門的輸入，可以構建多個級聯(lián)的邏輯門，即邏輯電路。邏輯電路的組合、信號輸出方式具有多樣化的特點，有廣泛應用前景。

蘇州生物醫(yī)學工程技術研究所研究員繆鵬課題組發(fā)展出一種基于DNA雙足步行的電化學納米機器，并通過級聯(lián)鏈置換構建出系列DNA邏輯電路，用于研究復雜生物樣本中多種生物分子的關聯(lián)關系。研究首先在電極界面修飾莖環(huán)結構的軌道探針分子；在上游均相體系中引入目標觸發(fā)的鏈置換聚合反應，用于特定序列單鏈的大量合成；利用DNA三通結結構完成雙足步行鏈的組裝；在莖環(huán)結構驅動鏈的存在條件下使其在電極界面交替行走，完成電化學信號分子的富集探測。

進一步地，科研人員利用不完整三通結及雙鏈結構的設計，進行級聯(lián)鏈置換反應構建出AND、OR門，并與NOT門聯(lián)合發(fā)展出NAND、NOR、XOR、XNOR門。研究構建的雙輸入邏輯電路表現(xiàn)出良好的邏輯運算、操作性能（圖2）。隨后，科研人員通過四通結及雙鏈結構的設計完成了三輸入AND、OR門的搭建。該系列邏輯電路不僅可應用于超靈敏生物醫(yī)學檢驗，也可為生物分子信息控制、通信、生物計算機等領域的研究工作提供新思路。

相關研究成果發(fā)表在ACS Central Science上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等的資助。查詢進一步信息，請訪問官方網(wǎng)站http://www.cas.cn/syky/202107/t20210707_4797462.shtml，以及http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscentsci.1c00277。（Donna Zhang，張底剪報）    （完）