Aarhusforskere laver lommeregner baseret på dna-origami

På Center for DNA Nanoteknologi på Aarhus Universitet er de eksperter i at manipulere med dna-strenge. Nu har professor Kurt Gothelf sammen med fire kinesiske forskere fra hans egen gruppe og Shanghai Synchrotron Radiation Facility i Kina lavet et dna-system, der kan fungere som en lommeregner.

Læs også: Dna-printplade styrer molekylære ledninger på plads

Læs også: Nanoboks er årets forskningsgennembrud

I en artikel i Nature Communications beretter forskerne, hvordan man koder input som dna-strenge, lader dna-strengene forbinde sig til hinanden, hvorefter man kan få et sædvanligt 7-segment display til lyse op med resultatet. Hvis et input er kodet som "2", det andet som "5", så vil displayet vise "10".

Dna-systemet udfører dog ikke en beregning i traditionel forstand. Mere retteligt slår det op, at hvis dna-strengene for "2" og "5" samtidig er til stede, så er resultatet "10".

Kurt Gothelf forklarer da også, at forskningsresultatet ikke sigter på at lave hurtige computere, men at lave et system, der kan bruges til avanceret diagnose eller i forbindelse med syntetisk biologi, hvor man gerne vil detektere om to dna-sekvenser er til stede på samme tid.

I den videnskabelige artikel skriver forskerne, at systemet kan betragtes som en AND-gate, idet begge input skal være til stede for at give et bestemt resultat. Det er dog ikke et binært system som i en sædvanlig AND-gate. Da input beskrives med en kæde indeholdende otte nukleotider, kan de hver repræsentere 2^8 =256 værdier.

Metoden vil derfor være anvendelig, når man skal lave en selektion af data meget tidligt i en biosensor, fremhæver Kurt Gothelf.

Beregningen foregår kort fortalt på denne vis.

Input X består af tre dele. 8 nukleotider som kodet for input (rød), 16 nukleotider som er ens for alle dna-strenge (sort), og et kort håndtag (gul).

Input Y består kun af to dele. 8 nukleotider som koder for inputværdien (grøn), og de 16 nukleotider, der er ens for alle (sort).

X og Y forbinder sig, så de ens dele sidder over for hinanden. Samtidig knækker X og Y, så inputkoderne kommer til at sidde i forlængelse af hinanden, og håndtaget forbinder sig til en lille magnetisk kugle.

De frie dele, der stikker ud, forbinder sig til resultatet; det er opslaget i facitlisten. Endelig sker til slut endnu en oversættelse, der får de rigtige dele i displayet til at lyse op.

Emner : Kemi