Исследователи из Льежского университета (Бельгия) и Еврейского университета в Иерусалиме (Израиль) построили полный набор логических элементов с использованием ДНК.

Принцип действия таких логических вентилей можно продемонстрировать на примере элемента «исключающее ИЛИ», на выходе которого устанавливается «1» в том случае, если значения на двух его входах, кодируемые наличием («1») или отсутствием («0») коротких нитей ДНК, не совпадают. К каждой из двух комплементарных нитей добавлялись молекулы, флуоресцировавшие (и представлявшие значение «1» на выходе) тогда, когда нити были отделены друг от друга. Если же на вход подавались обе нити, флуоресценция при их объединении подавлялась, что соответствовало нулевому выходному значению.

Таблица истинности и интенсивность флуоресценции для элементов И (справа) и ИЛИ-НЕ. Буквы a, b, c, d соответствуют 1-й, 2-й, 3-й и 4-й строкам таблицы. (Иллюстрация авторов работы.)

Учёные также нашли способ объединения логических элементов — представления выхода одного из них в виде нити ДНК, которая служит входом для следующего.

Для того чтобы проиллюстрировать возможности новой технологии, авторы построили логический элемент, способный подавлять активность энзима тромбина, важного компонента системы свёртывания крови. Элемент работает как переключатель, реагирующий на присутствие тромбина: при появлении фермента молекула, прикреплённая к нити ДНК, отделяется и связывается с ним.

Стоит заметить, что в прошлом месяце сотрудники двух указанных выше университетов представили ещё один вариант нестандартных логических схем, созданных с использованием кремниевых частиц размером 5 нм и протеина. Результаты этой работы изложены в статье журнала Nature Nanotechnology; в нём же будет опубликован и новый отчёт.

Подготовлено по материалам NewScientist.

Текст: Дмитрий Сафин