БИОКОМПЬЮТЕРНЫЕ ФУНКЦИИ ДНК

Hva er en "DNA datamaskin" l. Adlemana?

Men logikken i utviklingen av forskning på dette området først går i motsatt retning. DNA molekyler brukes som rent fysisk «parallell beregne» struktur. Det startet i 1994, Når Leonard Adleman, Professor i informatikk fra University of Southern California, foreslåtte algoritmen bruker DNA for å løse en versjon av handelsreisende problem» [49]. Det er et uttrykk for såkalte problemet Gamil′tonianovskogo banen i vanskelige matematiske oppgaver (Hamiltonian bane problemet, eller HPP), og det er forbundet med over et stort antall alternativer for mulige løsninger for optimal. Adleman bruke "DNA computing" besluttet problem for 7 byer og motorveier 13 derimellom, Når du skal få den korteste ruten å besøke hver og en av disse byene. Det tok bare en uke på svar, Mens tradisjonelle datamaskiner ville ha behov for flere år. Det ble brukt grunnleggende fenomenet, typisk molekyler av DNA-muligheten for sine ensom kjeder til supplerende vzaimouznavaniâm. Dette fenomenet er, at noen fragmenter av hver av de to kjedene av DNA i løsning (eller i kromosomene av en levende celle) bare sine egne, i en forstand speil, halvdeler og form en vanlig dual spiral. Dette fenomenet er en manifestasjon av de vanlige egenskapene til svært organiserte biostructures og polymer molekylær enhet nadmolekulârnyh til samosborke. Så i vitro-in vivo selv sette sammen ribosomer, membran, kromosomet, virus og phages. Inkludert DNA odnonitevye. Suksess og hastigheten på spontan DNA halvdelene hverandre søk, som en selvstendig organisasjon (selvstendig montering) og gitt høyhastighets søkemuligheter innenfor «handelsreisende problem». Grunner for rask og presis vzaimouznavanij halvdelene av DNA var ukjent inntil nylig. Og det er svært viktig for effektiv etableringen av en DNA-datamaskin, og dette beskrives. Mer om modell Adlemana, som hans og våre er fundamentalt forskjellig. Som vi (og ikke bare) Vi tror, bane, som valgte Adleman og hans mange tilhengere, ved hjelp av DNA som en beregningsorientert struktur, de feilaktig evaluert som en slags DNA databehandling. David Gifford, en av de store påvirkere i databehandling;, første fikk han Adlemana, sa, "Dette er ikke en molekylær datamaskin, og at denne teknikken ".kan bare håndtere bestemte typer kombinasjon problemer, Dette er ikke en universell eller programmerbare datamaskin IBM PC type» [50]. Å forstå de, Hvorfor er vi og Gifford, kort titt på metoden Adlemana. Han merket hver by som et segment av enkelttrådet DNA på 20 baser (baser) med tilfeldige sekvenser. Veiene mellom to byer har blitt presentert som komplementære, enkeltkjedede DNA-segmenter 20 baser, som overlapper mellom byene. Dette er kanoniske regelen parring eiendom i dvutâžnyh DNA: Adenine-Thymine, Guanine-Cytosine. Veis mellom byer 7 begynner med dobbelt-trådet DNA-fragment, som kobler alle to byer. Det er viktig å, at DNA fragmenter, Angi en by, kan være mer enn en. Da en 100 milliardov radioaktivt merket "DNA-by" og "DNA-baner" ble blandet og ekspandert in vitro enzymatisk amplifisering av DNA. På dette, som Adleman, "DNA computing" ender. Neste, å få svar-den beste måten (visse deler av DNA), reaksjonsblandingen med "svar" èlektroforetičeski delt med den, å få hele veien, fra "start" til "slutten". Så fordele banen, som en gang gikk gjennom 7 byene; isolert bane mellom 7 forskjellige byer. Og hvis oppdaget DNA brøkdel "betyr" etter denne fasen, de ble betraktet som best («vinnere»). I denne "løsningen" og handelsreisende problem. Prosessen med å finne en "løsning" med milliarder av parallelle raskt forekommende komplementære spontane (ikke programmerbare mann) fungerer "anerkjennelser" odnotâžnyh DNA og milliarder av spontane replikering av disse molekylene av enzym. Den lille mengden av tid og energi er noe sånt som «genetisk soup». Arbeidstempoet og nøyaktighet av molekylære prosesser er utenkelig for tilsvarende operasjonene i de digitale elektroniske datamaskinene, bruke deterministisk vektor av informasjonsbehandling. Når det gjelder "DNA computing", Hvordan å tro, er ikke deterministisk parallell prosessering av store arrayer tall-bokstaver (4-x nukleotidov DNA).