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J-GLOBAL ID：201702252509855693   整理番号：17A0955602

リボコンピューティングデバイスを使った細胞での複雑な論理計算

Complex cellular logic computation using ribocomputing devices

著者 (12件)： GREEN Alexander A. (Harvard Univ., Massachusetts, USA) ,  KIM Jongmin (Harvard Univ., Massachusetts, USA) ,  SILVER Pamela A. (Harvard Univ., Massachusetts, USA) ,  COLLINS James J. (Harvard Univ., Massachusetts, USA) ,  YIN Peng (Harvard Univ., Massachusetts, USA) ,  GREEN Alexander A. (Arizona State Univ., Arizona, USA) ,  MA Duo (Arizona State Univ., Arizona, USA) ,  KIM Jongmin (Harvard Medical School, Massachusetts, USA) ,  SILVER Pamela A. (Harvard Medical School, Massachusetts, USA) ,  YIN Peng (Harvard Medical School, Massachusetts, USA) ,  COLLINS James J. (Massachusetts Inst. of Technol., Massachusetts, USA) ,  COLLINS James J. (Broad Inst., MIT and Harvard, Massachusetts, USA)
資料名： Nature (London)  (Nature (London))
巻： 548  号： 7665  ページ： 117-121  発行年： 2017年08月03日 
JST資料番号： D0193B  ISSN： 0028-0836  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 短報  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 合成生物学は,変革的技術を生み出し得る細胞機能のプログラミングに向けた工学的手法の開発を目指している。DNA,タンパク質およびRNAといった構成要素を組み合わせた合成遺伝子回路は,双安定性,振動,フィードバック,論理能力など,さまざまな機能を果たすことが示されている。しかし,設計可能な直交する高性能部品の数が限られており,構成規則が経験的でしばしば冗長であること,そしてコーディングと作動にかなりのリソースが必要であるため,これらの回路を拡張するのはいまだ困難である。今回我々は,RNAのみのナノデバイスを構築して,生細胞で複雑な論理を評価する方法を報告する。我々の「リボコンピューティング」システムは,de novoで設計した部品で構成されており,予測可能で設計可能な塩基対合規則により作動し,複雑な細胞微小環境内で規定の構成と機能を持つ計算デバイスを,in silicoで効果的に設計することが可能になっている。これらのデバイスは転写後レベルで作動し,拡張したRNA転写産物を使って,感知,計算,シグナル伝達,出力全ての回路要素を同一の自己集合分子複合体中に共局在させる。この複合体は拡散によるシグナル喪失を軽減し,代謝コストを下げ,回路の信頼性を向上させる。我々は,大腸菌(Escherichia coli)においてリボコンピューティングデバイスが,2入力論理を最大900倍のダイナミックレンジで評価でき,このデバイスを4入力のAND,6入力のOR,複雑な12入力式(A1AND A2AND NOT A1^*)OR(B1AND B2AND NOT B2^*)OR(C1AND C2)OR(D1AND D2)OR(E1AND E2)にまで拡張できることを示す。プログラム可能なRNA相互作用に基づくリボコンピューティングデバイスの作動に成功したことで,同様の設計原理を採用したシステムを他の宿主生物や細胞外環境でも実行できる可能があることが示唆される。Copyright Nature Japan KK 2018

シソーラス用語： 生物学 ,  細胞生理 ,  DNA【核酸】 ,  タンパク質 ,  RNA【核酸】 ,  遺伝子 ,  双安定性 ,  振動 ,  フィードバック ,  符号化 ,  固体素子 ,  分子設計 ,  細胞情報伝達 ,  分子複合材料 ,  *計算機システム ,  原理 ,  計算機プログラミング
準シソーラス用語： *合成生物学 ,  *細胞機能 ,  合成遺伝子 ,  コーデング ,  ナノデバイス ,  de novo設計 ,  in silico ,  シグナル伝達 ,  転写産物 ,  分子複合体 ,  *リボコンピューティングデバイス ,  コンピューティングシステム ,  設計原理

分類 (2件)： 理論生物学一般  (EA02010D) ,  分子・遺伝情報処理  (JE15040B)

タイトルに関連する用語 (1件)： 細胞