可控分子元件的DNA自組裝模型與套用研究

《可控分子元件的DNA自組裝模型與套用研究》是依託陝西師範大學，由董亞非擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：可控分子元件的DNA自組裝模型與套用研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：董亞非
• 依託單位：陝西師範大學

項目摘要

DNA納米技術不僅為納米元件的製造和分子級電子元件的研究提供了新的方法和技術，也在DNA計算機、納米生物機器及基因治療等方面有特殊的套用價值。分子自組裝模型以生物分子及其相關酶為基本材料，通過可控的生化反應來構建分子元件，進而完成信息傳遞與處理。本項目以當前納米金顆粒技術、鏈置換技術及生物晶片技術的發展為基礎，對分子元件的自組裝模型構建及其套用進行理論和實驗研究。主要通過以下方面實現：⑴擬基於分子自組裝、DNA鏈置換技術和生物晶片技術理論構建分子元件，構造一種可執行信息傳遞與處理功能的生物分子元件或自組裝基元；⑵擬通過DNA自組裝基元與分子元件的編碼設計，研究分子元件在腫瘤細胞周期中的生物信息傳遞與處理能力, 探討分子元件通過構建基因網路處理信息的能力及生物計算問題；⑶擬通過分子元件構建可控的自組裝模型，利用納米金顆粒、磁珠、凝膠電泳、鏈置換和螢光標記等技術，進行生化實驗驗證。

結題摘要

本項目旨在研究並開發可控的DNA自組裝模型並研究其套用前景。我們根據該領域國際、國內的最新研究進展，主要研究可控的自組裝DNA計算模型，實現不同的DNA計算以及在某些具體問題上的套用，分析了生物計算機發展過程中可能出現的相關技術問題，並探索其解決實際問題的能力。同時，我們認為生物計算的思想可以用來分析和研究人類疾病的發生髮展規律和調控機制。首先對可控的DNA自組裝模型處理生物問題的能力進行了研究，並探索其在NP完全問題—圖的連通度問題、神經網路、活體細胞中的基因調控等方面的可行性和套用。通過設計不同的自組裝模型以及邏輯計算模型，設計了各種自裝置邏輯模型，探討了可控的DNA自組裝模型對信息表達及處理方面的特點。利用不同的方法，構造不同的自組裝邏輯模型，進而對DNA計算的機理進行研究。在研究中，對可控DNA分子的可控條件進行深入的研究，引入了核酸分子特異性識別、酸性條件下結構發生轉變和納米金顆粒誘導等性質，實現了多種新型邏輯模型。其次，我們對可控DNA自組裝在實際問題中的套用進行了探討，分析和討論了在圖論、基因調控、金屬離子等方面的問題。在研究可控的DNA自組裝過程中，我們加入了一些新型的基於DNA鏈置換的生物邏輯模型和基於金屬離子的G四聯體的邏輯模型，並引入了一些新型的生物工程技術和仿真技術，為之後的研究提供了一定的理論依據和現實意義。