DNA计算：像折纸一样编程DNA

本文报道了一种突破性的DNA计算新范式——‘构象编程DNA计算’。传统DNA计算主要依赖碱基序列编码信息，存在信号范围窄、易串扰、难以动态调节等问题。本研究另辟蹊径，将DNA分子的三维结构（特别是单链中聚胸腺嘧啶poly-T环的长度）作为独立的信息维度：环长0–40个碱基对应不同‘信号权重’（如0 nt = 1，40 nt = 0），从而在不改变序列的前提下实现多种逻辑运算。研究团队构建了三大核心系统：（1）构象逻辑门（YES/AND门），能根据输入DNA的T环长度决定是否释放输出信号；（2）变构催化放大系统，利用DNA发夹结构实现约30倍信号增强，并显著提升信噪比；（3）DNA‘分子神经元’，可在2个碱基长度的精度上区分不同构象信号（如7nt vs. 9nt），并结合阈值判断与非线性放大，模拟真实神经元的激活机制。更重要的是，该框架成功对接生命系统：设计出能响应细胞内天然microRNA（如miR-21、miR-17）的智能DNA电路，在人乳腺癌MCF-7细胞和小鼠结肠癌CT26细胞中，精准调控绿色荧光蛋白（GFP）的表达；进一步拓展至免疫检查点分子PD-L1的调控，证明其可用于重编程肿瘤免疫应答。全文强调，这种‘序列+结构’双维度编程策略，不仅克服了纯序列DNA电路的设计瓶颈，更首次实现了从分子计算到活细胞功能调控的闭环，为合成生物学和个性化基因治疗提供了可编程、可扩展、高精度的新工具。