Untaped power：使用RNA液滴的逻辑运算

东京理工大学的科学家报告称，RNA液滴现在可以用来进行以微小RNA序列为输入的逻辑运算。通过自我组装成网络状结构，RNA分子形成液态液滴。只有当通过执行逻辑AND运算存在正确的微小RNA序列时，这些RNA液滴才会分散。这一创新策略可能为生物分子传感、人工细胞和计算生物设备的发展铺平道路

DNA和RNA编码遗传信息并参与蛋白质合成。在DNA/RNA纳米技术中，它们的信息处理能力被用来形成可编程的2D/3D结构。近年来，DNA液滴作为合成DNA的液态缩合物，作为分子传感和生物计算设备，越来越受到人们的关注

虽然DNA液滴在这一先进的研究领域引起了人们的关注，但它们的RNA液滴即使不是更强大，也可能同样强大。与DNA相比，RNA除了在蛋白质合成中发挥作用外，还具有更多样化的功能。此外，它可以采用广泛的分子结构。不幸的是，尽管RNA液滴具有多功能性，但很少有研究探索其作为生物计算和生物纳米技术工具的未开发潜力

在这种背景下，包括日本东京理工学院Takinoue Masahiro教授和博士后研究员Udono Hirotake在内的一组研究人员着手开发一种新型的“计算RNA液滴”，该液滴可用于执行类似于电子设备的逻辑运算。他们的研究结果于6月3日发表在ACS Nano上

这些可编程的RNA液滴是通过RNA的序列识别和二级结构形成能力构建的。Takinoue解释道：“我们的方法基于接吻环（KL）相互作用，这种相互作用发生在两个内部折叠的单链RNA之间。”。“这使得这些折叠结构能够自组装成稳定的复杂结构。”

简单地说，研究人员精心设计了RNA链的核苷酸序列，使它们能够自发地组装成预定的分子结构，这些分子结构也相互吸引，形成大规模的网络。

RNA液滴的相态可控性是由一种只有特定的微小RNA序列才能“打开”的钥匙和锁定机制决定的。由于RNA结构的设计方式，只有当两个给定的微小RNA序列同时存在时，网络才会分解成链状结构。当这种情况发生时，会导致RNA液滴的相位发生明显变化，使其在溶液中更加分散

在计算方面，所提出的RNA液滴可以有效地执行逻辑AND运算，将两个微小RNA序列作为输入。研究人员还表示，为其他逻辑运算设计类似的RNA液滴也是可能的

正如Takinoue所说，这种多功能性可能在几个应用中被证明是有用的，“我们的计算RNA液滴可以应用于生物或人工细胞内转录衍生RNA的计算生物分子设备和人工细胞的原位可编程组装。”

除此之外，这些RNA液滴作为方便的诊断工具有很大的前景。由于它们可以检测特定RNA序列的存在，因此可以用于寻找疾病生物标志物。Takinoue说：“与之前报道的基于亚微观RNA的逻辑算子不同，我们的RNA液滴的宏观相变为分子传感提供了一种可以用肉眼区分的读数。”

总的来说，这项研究强调了RNA作为多功能生物工程设备的工具和构建块的双重作用