前回に引き続き、2019年度の12号目のネイチャーのハイライトより。
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DNAナノテクノロジー：分子でアルゴリズムを実行する
Nature 567, 7748
2019年3月21日
DNAナノテクノロジー：分子でアルゴリズムを実行する
Nature 567, 7748
2019年3月21日
ゲノムは、化学系が情報を記憶し処理して分子活動や構造形成を誘導できることを示す際立った例証となっており、分子による物質のプログラミングが可能になり実用化される可能性があるとの期待が高まっている。その目標に向けての第一歩は、単純な自己集合系がどのように分子相互作用を用いてアルゴリズムをコードして実行しているかを理解し、強力な計算プログラムを実行できるかどうかを明らかにすることである。今回D Woodsたちは、355個の自己集合DNAタイルが再プログラムによって多種多様なアルゴリズム（コピー、ソート、回文認識、リーダー選出、63までの計数など）を実行できることを報告している。今回の結果は、将来のプログラム可能な化学系において、分子の自己集合が信頼性の高いアルゴリズム構成要素として役立つ可能性を示唆している。
Letter p.366
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本論文においては、日本語版本誌では、「DNAナノテクノロジー：再プログラム可能なDNA自己集合を用いる多様かつロバストな分子アルゴリズム」と題されています。
フルテキストを直訳しますと・・・
再プログラム可能なDNA自己組織化を使用した多様で堅牢な分子アルゴリズム
となり、Abstractを直訳しますと・・・
分子生物学は、化学システムが情報を保存および処理して、分子コンポーネントからの複雑な構造の製作などの分子活動を誘導することができるという、説得力のある原理実証を提供します。情報に基づく化学を、生物系では見られない方法で機能するようにプログラミングする技術として開発するには、分子相互作用がアルゴリズムをどのようにエンコードして実行できるかを理解する必要があります。比較的単純なユニットから複雑な製品への自己組織化[1]は、このような調査に特に適しています。数学的タイリングと分子結晶化の統計力学的モデルを組み合わせた理論により、アルゴリズムの振る舞いが分子の自己組織化プロセスに埋め込まれることが示されています[2,3]。これは、最大22のタイルタイプでDNAナノテクノロジー[4]を使用して実験的に実証されています[5,6,7, 8,9,10,11]。ただし、多くの情報技術は、汎用コンピュータに必要な最小トランジスタ数などの複雑さのしきい値を示し、それを超えて再プログラム可能なシステムの能力が定性的に増加し、DNA自己組織化の生物物理学がそれを可能にするかどうかは不明でした超過するしきい値。ここでは、355の一本鎖タイルを含み、さまざまな6ビットアルゴリズムを実装するように再プログラミングできるDNAタイルセットの設計と実験的検証を報告します。このセットを使用して、回文と3の倍数の認識、ランダムウォーキング、バイアスされたランダムソースからの公平な選択の取得、リーダーの選出、セルオートマトンのシミュレーション、決定論的でランダムなパターンの生成など、アルゴリズムを実行する21の回路を構築します。また、全体のタイルあたりのエラー率は3,000分の1未満であり、63にカウントされます。これらの調査結果は、分子の自己組織化がプログラム可能な化学システム内の信頼できるアルゴリズムコンポーネントである可能性があることを示唆しています。高レベルの抽象化で、したがって基礎となる物理学の知識を必要とせずに再プログラム可能な分子機械の開発は、分子プログラマーが繁栄できる創造的な空間を確立します。
となります。
フルテキストは下記です。詳詳細が必要な方はご購入をお願いいたします。
Full Text：Letter p.366
Data availabilityによりますと・・・
ここで生成および分析されたAFMデータは、作成者のWebサイト（http://www.dna.caltech.edu/SupplementaryMaterial/Algorithmic_SST/）から入手できます。データ分析およびDNA配列設計のためのPythonコードも同様です。
究極に溜まりに溜まったネイチャー。次回は、「化学：ケトンを壊して作り変える」を取り上げます。
※主治医の指示に従い、休み休み行っておりますので、情報収集等に時間がかかっており、より、巡回等ブログ活動が大変遅れております。申し訳ございません。
