ДНК-привязанная РНК-полимераза для программируемой транскрипции in vitro и молекулярных вычислений

Нанотехнология ДНК позволяет программируемую самосборку нуклеиновых кислот в предписанные пользователем формы и динамику для различных применений. Эта работа демонстрирует, что концепции из нанотехнологий ДНК могут быть использованы для программирования ферментативной активности фаговой РНК-полимеразы T7 (RNAP) и построения масштабируемых синтетических регуляторных сетей генов. Во-первых, Олигонуклеотид-привязанный T7 RNAP спроектирован путем экспрессии N-терминально помеченного SNAP RNAP и последующей химической связи SNAP-метки с бензилгуанином (BG)-модифицированным олигонуклеотидом. Затем смещение нитей нуклеиновых кислот используется для программирования транскрипции полимеразы по требованию. Кроме того, вспомогательные сборки нуклеиновых кислот могут использоваться в качестве «искусственных факторов транскрипции» для регулирования взаимодействия между запрограммированным ДНК РНКП Т7 с его шаблонами ДНК. Этот регуляторный механизм транскрипции in vitro может реализовывать различные варианты поведения схем, такие как цифровая логика, обратная связь, каскадирование и мультиплексирование. Компонуемость этой генной регуляторной архитектуры облегчает абстракцию, стандартизацию и масштабирование дизайна. Эти функции позволят быстро создавать прототипы генетических устройств in vitro для таких применений, как биозондирование, обнаружение заболеваний и хранение данных.