SHF: Small: Programming Networks of Molecular Interactions Using DNA Strand-Displacement Cascades
SHF:小型:使用 DNA 链置换级联对分子相互作用网络进行编程
基本信息
- 批准号:1117143
- 负责人:
- 金额:$ 43万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2011
- 资助国家:美国
- 起止时间:2011-07-01 至 2016-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
AbstractProgrammed molecular self-assembly could be used for the massively parallel construction of nanoscale devices. For example,"Smart drugs" that target drug activity to disease cells and activate in response to specific molecular clues would have minimal side effects and improve therapeutic outcomes. Such tasks require molecular systems that operate autonomously in complex environments, sensing and responding to molecular events. This project proposes an approach for the automated construction of programmable molecular systems using DNA. DNA is not used to store genetic information but as a nanoscale engineering material. Interactions between single-stranded DNA molecules are determined by the linear sequence of these molecules and follow the rules of Watson Crick base pairing. The relatively low cost of synthesis and the predictability of interactions set DNA apart from other (bio) polymers such as proteins, and make DNA an ideal substrate for an engineering approach. In this method, a desired chemical system is first specified using the language of chemical reaction networks. Next, this formal description is compiled into an experimentally testable DNA implementation. Auxiliary multi-stranded DNA complexes mediate the interactions between these signal strands. Because the language of chemical reactions can be used to specify a large number of behaviors -- including chemical oscillations, chaos, digital logic and even algorithmic responses -- this work suggests a powerful approach for generating complex molecular behaviors.The proposed research is tightly integrated with an outreach program with two main aims. The first aim is to develop an educational framework that teaches the interdisciplinary skills required to succeed in molecular programming research. The second aim is to leverage this framework to attract and engage students who are not traditionally involved in electrical engineering or computer science research. A strong educational focus on molecular programming could be an important recruiting tool for attracting more women undergraduates to electrical engineering and computer science. To achieve their aims, the PI and co-PI are engaged in developing and teaching a new interdepartmental curriculum on synthetic biology: The departments of Electrical Engineering, Computer Science & Engineering and BioEngineering are offering a joint sequence of classes on synthetic biology. These courses form an important first step towards developing a broad new educational program on "molecular programming". The PI also participates in the College of Engineering BRIDGE program at the University of Washington, which is designed to increase the participation of underrepresented minorities and women in engineering.
摘要 编程分子自组装可用于纳米级器件的大规模并行构建。 例如,“智能药物”将药物活性靶向疾病细胞并响应特定分子线索而激活,其副作用将最小化并改善治疗结果。这些任务需要分子系统在复杂的环境中自主运行,感知并响应分子事件。该项目提出了一种使用 DNA 自动构建可编程分子系统的方法。 DNA不是用来存储遗传信息,而是作为纳米级工程材料。单链 DNA 分子之间的相互作用由这些分子的线性序列决定,并遵循 Watson Crick 碱基配对规则。相对较低的合成成本和相互作用的可预测性使 DNA 与蛋白质等其他(生物)聚合物区分开来,并使 DNA 成为工程方法的理想底物。 在该方法中,首先使用化学反应网络语言指定所需的化学系统。接下来,这个正式描述被编译成可通过实验测试的 DNA 实现。辅助多链 DNA 复合物介导这些信号链之间的相互作用。由于化学反应的语言可用于指定大量行为——包括化学振荡、混沌、数字逻辑甚至算法响应——这项工作提出了一种生成复杂分子行为的强大方法。拟议的研究紧密结合外展计划有两个主要目标。第一个目标是开发一个教育框架,教授分子编程研究成功所需的跨学科技能。 第二个目标是利用这个框架来吸引和吸引传统上不参与电气工程或计算机科学研究的学生。 对分子编程的强烈教育关注可能是吸引更多女性本科生学习电气工程和计算机科学的重要招聘工具。为了实现他们的目标,PI 和 Co-PI 致力于开发和教授新的合成生物学跨系课程:电气工程系、计算机科学与工程系和生物工程系正在提供一系列合成生物学联合课程。这些课程构成了开发“分子编程”广泛的新教育计划的重要第一步。 PI 还参加了华盛顿大学工程学院的 BRIDGE 项目,该项目旨在提高代表性不足的少数族裔和女性在工程领域的参与度。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Georg Seelig其他文献
Rewiring MAP kinases in Saccharomyces cerevisiae to regulate novel targets through ubiquitination
重新连接酿酒酵母中的 MAP 激酶,通过泛素化调节新靶点
- DOI:
10.7554/elife.15200 - 发表时间:
2016-08-15 - 期刊:
- 影响因子:7.7
- 作者:
B. Groves;Arjun Khakhar;C. Nadel;R. Gardner;Georg Seelig - 通讯作者:
Georg Seelig
Nanocrafter: Design and Evaluation of a DNA Nanotechnology Game
Nanocrafter:DNA 纳米技术游戏的设计和评估
- DOI:
- 发表时间:
2015 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Jonathan Barone;Colin Bayer;R. Copley;Nova Barlow;Matthew Burns;S. Rao;Georg Seelig;Zoran Popovic;Seth Cooper - 通讯作者:
Seth Cooper
Cell states beyond transcriptomics: integrating structural organization and gene expression in hiPSC-derived cardiomyocytes
转录组学之外的细胞状态:整合 hiPSC 衍生心肌细胞的结构组织和基因表达
- DOI:
10.1101/2020.05.26.081083 - 发表时间:
2020-05-27 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Kaytlyn A. Gerbin;Tanya Grancharova;Rory M. Donovan;Melissa C. Hendershott;Eva Maxfield Brown;Stephanie Q. Dinh;Jamie L. Gehring;Matthew Hirano;Gregory R. Johnson;A. Nath;Angelique M. Nelson;Charles M. Roco;Ale;er B. Rosenberg;er;M. Filip Sluzewski;M. Viana;Calysta Yan;R. Zaunbrecher;Kimberly R. Cordes Metzler;V. Menon;Sean P. Palecek;Georg Seelig;N. Gaudreault;T. Knijnenburg;S. Rafelski;J. Theriot;R. Gunawardane - 通讯作者:
R. Gunawardane
Deep learning of the regulatory grammar of yeast 5′ untranslated regions from 500,000 random sequences
深度学习来自 500,000 个随机序列的酵母 5-非翻译区的调控语法
- DOI:
10.1101/137547 - 发表时间:
2017-05-19 - 期刊:
- 影响因子:7
- 作者:
Josh T. Cuperus;B. Groves;A. Kuchina;Ale;er B. Rosenberg;er;N. Jojic;S. Fields;Georg Seelig - 通讯作者:
Georg Seelig
Nucleic Acid Strand Displacement with Synthetic mRNA Inputs in Living Mammalian Cells.
活哺乳动物细胞中合成 mRNA 输入的核酸链置换。
- DOI:
10.1021/acssynbio.8b00288 - 发表时间:
2018-11-15 - 期刊:
- 影响因子:4.7
- 作者:
G. Chatterjee;Yuan;Georg Seelig - 通讯作者:
Georg Seelig
Georg Seelig的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Georg Seelig', 18)}}的其他基金
FET: Medium: Massively parallel DNA computation using DNA array synthesis, next generation sequencing and nanopore sensing
FET:中:使用 DNA 阵列合成、下一代测序和纳米孔传感进行大规模并行 DNA 计算
- 批准号:
1954665 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 43万 - 项目类别:
Continuing Grant
URoL: Epigenetics 2: Learning the rules of dynamic epigenetic regulation
URoL:表观遗传学2:学习动态表观遗传调控的规则
- 批准号:
2021552 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 43万 - 项目类别:
Standard Grant
NSF Student Travel Grant for The 25th International Conference on DNA Computing and Molecular Programming 2019 (DNA 25)
2019 年第 25 届 DNA 计算和分子编程国际会议 (DNA 25) 的 NSF 学生旅费补助金
- 批准号:
1936603 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 43万 - 项目类别:
Standard Grant
SHF: Small: Molecular Classifier Circuits for Disease Diagnostics
SHF:小型:用于疾病诊断的分子分类器电路
- 批准号:
1714497 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 43万 - 项目类别:
Standard Grant
SHF: Medium: DNA-based Molecular Architecture with Spatially Localized Components
SHF:介质:具有空间局部化成分的基于 DNA 的分子结构
- 批准号:
1409831 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 43万 - 项目类别:
Continuing Grant
SHF: Medium: Collaborative Research: From Molecules to Complex Shapes: Programming Pattern with DNA
SHF:媒介:协作研究:从分子到复杂形状:DNA 编程模式
- 批准号:
1162141 - 财政年份:2012
- 资助金额:
$ 43万 - 项目类别:
Continuing Grant
CAREER: Nucleic acid circuitry for programming gene expression
职业:用于编程基因表达的核酸电路
- 批准号:
0954566 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 43万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
PTBP1驱动H4K12la/BRD4/HIF1α复合物-PKM2正反馈环路促进非小细胞肺癌糖代谢重编程的机制研究及治疗方案探索
- 批准号:82303616
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
化学小分子激活YAP诱导染色质可塑性促进心脏祖细胞重编程的表观遗传机制研究
- 批准号:82304478
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
CB2R-β-arrestin1抑制小胶质细胞代谢重编程调控神经炎症在改善POCD中的机制研究
- 批准号:82360227
- 批准年份:2023
- 资助金额:32.2 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
PHLDA1介导小胶质细胞BCAAs代谢重编程调控神经炎症及其在多巴胺神经元保护中的作用机制研究
- 批准号:82304504
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
FATP2/HILPDA/SLC7A11轴介导肿瘤相关中性粒细胞脂代谢重编程影响非小细胞肺癌放疗免疫的作用和机制研究
- 批准号:82373304
- 批准年份:2023
- 资助金额:49 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
SHF: SMALL: A New Semantics for Type-Level Programming in Haskell
SHF:SMALL:Haskell 中类型级编程的新语义
- 批准号:
2345580 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 43万 - 项目类别:
Standard Grant
SHF: Small: Programming, and Reasoning about, Actors that Share State
SHF:小:共享状态的参与者的编程和推理
- 批准号:
2315884 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 43万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: SHF: Small: Programmable Hierarchical Caches: Design, Programming, and Prototyping
合作研究:SHF:小型:可编程分层缓存:设计、编程和原型设计
- 批准号:
2114319 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 43万 - 项目类别:
Standard Grant
SHF:Small:Performance Portable Parallel Programming on Extremely Heterogeneous Systems
SHF:Small:极端异构系统上的高性能便携式并行编程
- 批准号:
2113996 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 43万 - 项目类别:
Standard Grant