一种支持任意非伪结二级结构的域级DNA链置换反应枚举器
计算工程、金融与科学
2020-06-05 v1 新兴技术
分子网络
摘要
DNA链置换系统已被证明是可编程分子机器与电路设计的肥沃基底。域级反应枚举器通过形式化DNA链置换机制并在“域”层级（比显式描述DNA链序列的模型高一级抽象）建模相互作用，为分子编程语言提供了基础。遗憾的是，目前最成熟的模型仅处理伪线性DNA结构，而许多实验与理论研究的系统利用了更广泛的二级结构构型。在此，我们描述一种新的域级反应枚举器，可处理任意非伪结二级结构与反应机制，包括结合与解离、3路和4路分支迁移、以及直接与远程趾端激活。为避免考虑一般结构时固有的聚合现象，我们采用在低浓度极限下成立的时间尺度分离技术。这也使我们能够通过消除快速瞬态来“压缩”详细反应，并对反应集合及其动力学提供可证明的正确性保证。我们希望这一新反应枚举器能被用于新的分子编程语言、编译器以及用于分析与验证的工具中，以处理实验与理论工作中关注的更广泛机制。我们已用Python实现该枚举器，它已包含在DyNAMiC Workbench集成开发环境中。
引用
@article{arxiv.1505.03738,
title = {A domain-level DNA strand displacement reaction enumerator allowing arbitrary non-pseudoknotted secondary structures},
author = {Casey Grun and Karthik Sarma and Brian Wolfe and Seung Woo Shin and Erik Winfree},
journal= {arXiv preprint arXiv:1505.03738},
year = {2020}
}
备注
Accepted for oral presentation at Verification of Engineered Molecular Devices and Programs (VEMDP), July 17, 2014, Vienna, Austria. 29 pages, conference version. (Revised and expanded journal version is in preparation.)