【正文】 簡單的邏輯門組合起來，就可以實現(xiàn)復雜的邏輯運算，如（A AND C AND E） OR（NOT（A） AND B），見圖61d。當A、B、C、E共同作用時，就可以根據(jù)基因排列的線性關(guān)系自動進行邏輯判斷。所謂一步完成是指加入的siRNA直接發(fā)生作用，降低熒光基因的表達。如圖a所示，構(gòu)建了AND運算邏輯門。這種多層邏輯門與細胞內(nèi)的蛋白、基因調(diào)控極為相似，因此在疾病診療方面有著廣闊的應用前景。其涉及編碼、雜交、空間結(jié)構(gòu)設(shè)計等多個方面。在DNA自組裝結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合熒光標記技術(shù)，發(fā)展了很多精巧的DNA三維結(jié)構(gòu)，如2008年Russell P Goodman等構(gòu)建的四面體，其邊還可以產(chǎn)生熒光標記的可伸縮莖環(huán)22。2008年Yossi Weizmann等的工作是將DNA自組裝和熒光技術(shù)緊密結(jié)合的一個例子23。通過AFM電鏡檢測，也能夠看到環(huán)鏈結(jié)構(gòu)的存在。當雜交并且被連接后，其感應力較未被連接有了顯著提高，側(cè)面說明環(huán)套結(jié)構(gòu)的存在。實驗結(jié)果證明，這些操作都可以在環(huán)套結(jié)構(gòu)上成功實現(xiàn)。首先，如圖A所示，將四甲基羅丹明標記在短寡核苷酸上，通過雜交，形成環(huán)套和多個短寡核苷酸復合物。然后，使用四甲基羅丹明標記的凝血酶，當凝血酶結(jié)合在環(huán)套的側(cè)面時，利用AFM電鏡就可以觀察到熒光條狀DNA，并伴有多節(jié)膨大結(jié)構(gòu)。因為只有當兩個熒光基和淬滅基的距離小于5nm時，才會出現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移，因此，也說明環(huán)套結(jié)構(gòu)是有序排列存在的。為了檢測DNA分子納米盒子的蓋子的開閉，分別在蓋子和盒體上標記了Cy3和Cy5熒光染料（見圖73）。此時，Cy3的熒光信號增加，而Cy5熒光信號下降。 與DNA變構(gòu)相結(jié)合的熒光技術(shù)通過DNA分子的不同狀態(tài)，構(gòu)建可控的熒光納米裝置。因此，通過檢測熒光強度就可以知道DNA分子的構(gòu)象變化。其應用的原理就是B、Z型DNA的相互轉(zhuǎn)換。但是，對于含有多個GC的重復序列，當離子濃度發(fā)生變化時，就會伸展為左旋結(jié)構(gòu)。其中，藍色的兩條鏈相同。在這個復合結(jié)構(gòu)的中部，也就是黃色標記的序列，其中含有多個GC的重復序列。將熒光發(fā)射基和接收基固定在如下所示位置（圓點）。當其為ZDNA時，由于兩個基團距離加大，從而無法實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移。圖81 DNA復合結(jié)構(gòu)變構(gòu)示意圖 圖82 DNA轉(zhuǎn)換時其能量轉(zhuǎn)移3 近期熒光技術(shù)的新發(fā)展熒光技術(shù)發(fā)展速度很快，在DNA計算、信息學、物理學等諸多領(lǐng)域具有很大的應用潛力。（1）熒光分子信標信號放大技術(shù)；（2）與磁珠技術(shù)相結(jié)合的熒光技術(shù)（3）與PH值變化相結(jié)合的DNA熒光技術(shù)；（4）與miRNAs檢測相結(jié)合的熒光技術(shù)。但是當檢測物很少時，分子信標產(chǎn)生的熒光就不足以被檢測，甚至發(fā)生錯誤信號。其中使用了固定化、探針捕捉、多色熒光標記等多種技術(shù)。2008，Jianwei Jeffery Li等提高了熒光分子信標的信號強度28。從而，再進行新的一輪分子信標雜交釋放。在此基礎(chǔ)上，還建立了一種加強型熒光分子信標信號放大技術(shù)（如圖92所示）。隨后，利用DNA聚合酶216。在隨后擴增的線性模板上，就含有多處目標片斷。就可以大大提高信號強度。通過DNA特異性雜交，可以特異性的獲取DNA分子。首先，將標記生物素的DNA1與磁珠相結(jié)合。在DNA3上標記有熒光集團。由于DNA分子本省帶有負電荷，于是可以與帶有正電荷的水溶性聚乙烯（被標記有特殊基團）吸附。圖10與磁珠技術(shù)相結(jié)合的DNA檢測熒光技術(shù)原理DNA的構(gòu)象會隨著PH值的變化而改變。整個裝置是由DNA寡核苷酸陣列構(gòu)成的。每個DNA寡核苷酸被固定在金表面。此時，寡核苷酸鏈就會形成蜷縮狀結(jié)構(gòu)，而不會與互補鏈雜交（如圖111所示）。隨著PH值的增大，胞嘧啶質(zhì)子化程度降低，其分子間非經(jīng)典配對也隨之降低。當有激發(fā)光激發(fā)時，就會產(chǎn)生綠色熒光，實驗還證實這種熒光的變化是可逆的。圖111 原理圖圖112 隨著PH值熒光可逆地進行變化。但是miRNAs的含量很低，檢測起來比較困難。首先建立寡核苷酸微列陣。將寡核苷酸鏈5’端共價連在芯片玻璃表面。此時保留下來的寡核苷酸上都雜交有miRNAs。最后，加入共價連接有熒光基團的鏈合霉素，使其與連接有生物素的DNA鏈結(jié)合。其熒光量的多少，還能顯示該miRNAs量的多少。近年來，在高水平科學研究刊物上，發(fā)表了大量DNA計算方面的研究成果。DNA計算發(fā)展至今，已經(jīng)從開始的實驗階段逐漸轉(zhuǎn)入實用階段；從單一型技術(shù)逐漸發(fā)展為多元化技術(shù)；從簡單的結(jié)構(gòu)逐漸擴增為復雜結(jié)構(gòu)。因其體積小，便于標記，反應速度快，變化靈敏，所以在核酸標記和檢測方面有著得天獨厚的優(yōu)勢。比如近兩年，關(guān)于DNA鏈置換熒光技術(shù)的研究，這種鏈置換過程都屬于單分子間的變化，如果使用常規(guī)生物實驗手段根本無法實現(xiàn)。因此，熒光技術(shù)的進步必然推動DNA計算的發(fā)展。這種跨學科、跨領(lǐng)域的融合貫通是推動整個科學前進的原動力。只有充分的將兩個方面有機地結(jié)合，通過提出創(chuàng)造性想法，才能將DNA計算轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵱谩⒎€(wěn)定的計算手段；才能發(fā)揮DNA計算天然的優(yōu)勢.參考文獻1. 、進展及難點(Ⅲ)，2007，30（6）：8698802. Hao Yan. Nucleic Acid Nanotechnology. Science,306,204820493. Jonathan Bath, Andrew J. Turberfield. DNA nanomachines. nature nanotechnology, 2, 275284 4. 許進, 譚鋼軍, 范月科, 郭養(yǎng)安. DNA計算機原理_進展及難點_論DNA計算機模型. 計算機學報，2007，30（6）：8818935. 黃曉峰，張遠強，張英起. 熒光探針技術(shù). 人民軍醫(yī)出版社，20046. Ravinderjit S. Braich, Nickolas Chelyapov, Cliff Johnson. Solution of a 20variable 3SAT problem on a DNA puter. Science, 296, 4995027. Qinghua Liu, Liman Wang, Anthony G. Frutos. DNA puting on surfaces. nature, 403, 1751798. Xingping Su, Lloyd M. Smith. Demonstration of a universal surface DNA puter. Nucleic Acids Research, 32(10), 311531239. Kristiane A. Schmidt1, Christiaan V. Henkel1, Grzegorz Rozenberg. DNA puting using singlemolecule hybridization detection. Nucleic Acids Research, 32(17), 4962496810. Liman Wang, Jeff G. Hall, Manchun Lu1. A DNA puting readout operation based on structurespecific cleavage. Nature biotechnology. 2001, 19, 1053105911. Millian N. Stojanovic , Darko stefanovic. A deoxyribozymebased molecular automaton. Nature biotechnology. 2003, 21, 1069107412. Bernard Yurke, Andrew J. Turber174。 fluorescence labeling。 DNA molecule。電話：01062759884。楊靜：女，1982年，博士研究生，DNA計算機及DNA納米技術(shù)。 Email：Yang_jing。Tel: 01062350291. Email：wangshd2008。13 /