DNA-gebonden RNA-polymerase voor programmeerbare in vitro transcriptie en moleculaire berekening

DNA-nanotechnologie maakt programmeerbare zelfassemblage van nucleïnezuren in door de gebruiker voorgeschreven vormen en dynamieken voor diverse toepassingen mogelijk. Dit werk toont aan dat concepten uit de DNA-nanotechnologie kunnen worden gebruikt om de enzymatische activiteit van het faag-afgeleide T7-RNA-polymerase (RNAP) te programmeren en schaalbare synthetische genregulerende netwerken te bouwen. Ten eerste wordt een oligonucleotide-gebonden T7 RNAP ontworpen via expressie van een N-terminale SNAP-gelabelde RNAP en daaropvolgende chemische koppeling van de SNAP-tag met een benzylguanine (BG)-gemodificeerd oligonucleotide. Vervolgens wordt nucleïnezuurstrengverplaatsing gebruikt om polymerasetranscriptie op aanvraag te programmeren. Bovendien kunnen hulpnucleïnezuurassemblages worden gebruikt als "kunstmatige transcriptiefactoren" om de interacties tussen de DNA-geprogrammeerde T7 RNAP met zijn DNA-sjablonen te reguleren. Dit in vitro transcriptie regulerende mechanisme kan een verscheidenheid aan circuitgedragingen implementeren, zoals digitale logica, feedback, cascadering en multiplexing. De composability van deze genregulerende architectuur vergemakkelijkt ontwerpabstractie, standaardisatie en schaling. Deze functies zullen de snelle prototyping van in vitro genetische apparaten mogelijk maken voor toepassingen zoals bio-sensing, ziektedetectie en gegevensopslag.