محققان نشان دادند که با استفاده از نوعی ساختار زیستی مصنوعی می‌توان سرعت محاسبات در زیست‌محاسبات را افزایش داد.
افزایش سرعت محاسبات با استفاده از ساختارهای زیستی مصنوعی
مطالعات اخیر نشان داده است که جداسازی فاز مایع ـ مایع، شبیه به نحوه تشکیل قطرات روغن در آب، منجر به تشکیل انواع مختلفی از اندامک‌های بدون غشا در سلول‌های زنده می‌شود. این اندامک‌ها، که تراکم بیومولکولی نیز نامیده می‌شوند، قطرات مایعی هستند که عملکردهای سلولی خاصی از جمله تنظیم ژن و پاسخ استرس را انجام می‌دهند.
به تازگی یک تیم تحقیقاتی مشترک به سرپرستی پروفسور یونگدای شین و دونیون کیم از دانشگاه ملی سئول اعلام کردند که از خواص منحصر به فرد مولکول‌های DNA خودآرا برای ایجاد ساختارهای متراکم مصنوعی با عملکرد و ترکیبات شیمیایی قابل برنامه‌ریزی استفاده کرده‌اند.
محققان داربست‌های DNA را طراحی کردند که روی آن توالی‌هایی برای سازماندهی مناسب و همچنین به کارگیری اهداف DNA خاص وجود دارد. در محدوده مناسبی از غلظت نمک و دما، این داربست‌های DNA مهندسی شده تحت جداسازی فاز مایع – مایع قرار گرفتند تا ساختارهای متراکمی را تشکیل دهند که به شیوه‌ای بسیار شبیه به سلول‌های زنده سازماندهی شده‌اند. این ساختارهای DNA مصنوعی می‌توانند مولکول‌های DNA هدف خاصی را جذب کنند و محققان نشان دادند که درجه جذب را می‌توان دقیقاً در سطح توالی DNA تعریف کرد. آن‌ها در قدم بعد، با استفاده از اجزای محاسباتی DNA به‌عنوان هدف، ساختارهای مصنوعی را دارای ویژگی‌هایی کردند.
محاسبات DNA به دلیل ظرفیت ذاتی محاسبات موازی، به طور گسترده برای کاربردهای مهندسی زیستی و پزشکی مختلف اجرا شده است. با این حال، سرعت آهسته فرآیند محاسبات منفرد یک اشکال بزرگ بوده است. با ساختارهای DNA مصنوعی، شین و همکارانش نشان دادند که محاسبات DNA از جمله عملیات گیت منطقی، زمانی که با این ساختارهای متراکم جفت می‌شود، به شدت افزایش یافته و بیش از ده برابر شده است.
این معماری داربست‌های DNA همچنین امکان به کارگیری انتخابی عملیات محاسباتی خاص را در میان بسیاری دیگر از عملیات‌ها که به صورت موازی اجرا می‌شوند را فراهم می‌کند، که مکانیزم دروازه‌ای مبتنی بر سینتیک جدید را امکان‌پذیر می‌کند. محققان انتظار دارند که سیستم آن‌ها بتواند به‌طور گسترده در مدارهای مختلف DNA برای تشخیص بیماری، حسگری زیستی و سایر محاسبات مولکولی پیشرفته به کار رود.
