Новость

ДНК-вычисления: как ферменты стали процессорами

1 источник

Все новости

Леонард Эдлман в 1993 году предложил идею использовать ферменты и ДНК для вычислений, а в 1994 году опубликовал эксперимент. В статье объясняется, как рестриктаза ЭкоРИ распознаёт конкретную последовательность нуклеотидов и выполняет действие, похожее на логическую операцию.

Статья объясняет принцип ДНК-вычислений на примере рестриктазы ЭкоРИ. Этот фермент распознаёт конкретную последовательность из шести нуклеотидов и разрезает ДНК только в нужном месте, что биохимики называют специфичностью. Отдельно отмечается, что при высоком содержании глицерина или нестандартном pH у ЭкоРИ может проявляться «звёздная активность» — она начинает резать похожие, но не идентичные последовательности. Это известный артефакт, который учитывают в молекулярных протоколах. Идею вычислений на основе ферментов и ДНК предложил Леонард Эдлман, лауреат премии Тьюринга и профессор Университета Южной Калифорнии. По тексту, к этой идее он пришёл в 1993 году, а уже через год опубликовал эксперимент.

Источники 1
  • ДНК-вычисления: как ферменты стали процессорами Habr AI 
    Пробирка как процессор или как молекулы ДНК научились решать задачи

Есть белок — рестриктаза ЭкоРИ. Она плавает в клетке, натыкается на двойную спираль ДНК и ищет конкретную последовательность из шести нуклеотидов (ГААТТЦ). Нашла — разрезает цепь ровно между первой и второй буквой. В стандартных лабораторных условиях никакой другой последовательности она не трогает. 

Прим. автора: при высоком содержании глицерина или нестандартном pH у ЭкоРИ проявляется так называемая звёздная активность — фермент начинает резать похожие, но не идентичные последовательности. Это известный артефакт, с которым борются в любом молекулярном протоколе.

Форма активного центра белка оптимизирована именно под эти шесть нуклеотидов — точное структурное соответствие обеспечивает во много раз большее сродство, чем к любой другой комбинации. Биохимики называют это специфичностью.

Леонард Эдлман — тот самый, чья буква «А» стоит в конце аббревиатуры RSA. Профессор Университета Южной Калифорнии, в 2002 году получил премию Тьюринга — высшую награду в информатике. В 1993 году, читая учебник Уотсона по молекулярной биологии, он задумался — а если фермент узнаёт последовательность и выполняет действие, это ведь и есть вычисление. Спустя год опубликовал эксперимент. Читать далее

#биоинформатика #нейронные_сети #днк #алгоритмы #машинное_обучение #нестандартные_вычисления | @habr_ai