Implementation of half adder and half subtractor with a simple and universal DNA-based platform

2013年12月13日 NPG Asia Materials 5, e12 (2013) doi:10.1038/am.2013.66


DNAには認識能力とハイブリダイゼーション能力があるため、(1つ以上の入力の形で)データを処理して特定の出力を行う論理ゲートの構築に適している。このたび、中国科学院(吉林省長春市)のYaqing LiuおよびErkang Wang を中心とする研究チームは、DNA鎖のハイブリダイゼーションと置換、ならびにグアニン4重鎖モチーフの形成と解離を利用して、「半加算器」および「半減算器」動作を行う汎用DNAプラットフォームを開発した。これらの組み合わせ回路は、並行して動作する2つの論理ゲートを必要とする複雑な演算において、それぞれ加算もしくは減算を行う。これまでの設計では、これらのゲートは概して、異なるプラットフォーム上に実装されるか、異なる入力によって動作していたが、今回のシステムでは、2つのコンポーネントゲートが同一プラットフォーム上で同じ入力に応答するため、問題が克服される。

Logic gates: DNA arithmetic
The recognition and hybridization abilities of DNA make it very suitable for the construction of logic gates that process data (in the form of one or more inputs) into a specific output. By exploiting the hybridization and replacement of DNA strands, as well as the formation and dissociation of the G-quadruplex motif, Yaqing Liu and Erkang Wang from the Chinese Academy of Sciences in Changchun, China, and colleagues have devised a general DNA platform that carries out ‘half-adder’ and ‘half-subtractor’ operations. These combinational circuits respectively add and subtract digits in complex operations that necessitate two logic gates operating in parallel. In previous designs, these gates were typically implemented on different platforms or triggered by different inputs. However, these issues are overcome in the present system as the two component gates now respond to the same set of inputs based on the same platform.


NPG Asia Materials ISSN 1884-4049(Print) ISSN 1884-4057(Online)