第30卷 第6期2007年6月

计 算 机 学 报

Vol.30No.6

June2007

DNA计算机原理、进展及难点(Ⅲ):分子生物计算中的数据结构与特性

许 进

2)

1),2)

张社民 范月科 郭养安

3)

2)2)3)

1)

(北京大学信息科学技术学院 北京 100871)

(西安老年大学 西安 710014)

(华中科技大学分子生物计算机研究所 武汉 430074)

摘 要 分子生物计算是指以生物大分子作为数据来进行信息处理的计算模式.目前的分子生物计算主要包含DNA计算、RNA计算和蛋白质计算这三种计算模型.另外,还有一些学者提出采用PNA分子进行计算.但由于PNA计算、RNA计算和蛋白质计算目前还没有一些实质性的突破,故在此不做讨论.研究掌握作为数据的DNA分子特性与结构,显然是DNA计算中的一个基本问题.因而文中主要对各种DNA分子的结构与特征进行讨论.针对问题的不同,模型的不同,采用的DNA分子类型也不同,目前主要用到的是单链的、双链的和具有粘性末端的DNA分子.其次用到的是发夹构型的DNA分子、质粒DNA分子等.文中特别讨论了作为数据的DNA分子与相应的生物计算模型有机相结合的一些基本的问题.关键词 DNA计算;DNA分子的结构与类型中图法分类号TP301

DNAComputerPrinciple,AdvancesandDifficulties(Ⅲ):TheStructureandCharacterof"Data"inDNAComputing

XUJin

1)

2)(Institute

1),2)

ZHANGShe-Min FANYue-Ke GUOYang-An

3)(Xican

2)2)3)

(SchoolofElectronicEngineeringandComputerScience,PekingUniversity,Beijing 100871)

ofBiomolecularComputer,HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan 430074)

AgednessUniversity,Xican 710014)

Abstract Biomolecularcomputing,includingDNAcomputing,RNAcomputingandprotein

computing,isakindofcomputingmodeofinformationprocessingwhose"data"isbiomolecule.Inaddition,thebiomolecularcomputingmodeusingPNAmoleculeas"data"waspresented.ThispaperdoesnotdiscussPNAcomputing,RNAcomputingandproteincomputingbecausetheirresearchresultsareless.Clearly,itisafoundationproblemtoknowwellthestructureandcharacterofthe"data"(thatisDNAmolecules)inDNAcomputing.So,thispapermainlydis-cussesthestructureandcharactersofseveraltypeofDNAmolecule.WeusuallyadoptdifferentDNAmoleculefordifferentproblemormodels.Now,themainkindsofDNAmoleculesusedinDNAcomputingaresingle,doubleandstickerterminalDNAmolecules.Secondly,theDNAmo-l

eculesusedinDNAcomputinghavealsohairpinDNAmoleculesandplasmidDNAmolecule.Espe-cially,therelationshipbetweenthe"data"(DNAmolecule)andcorrespondingbiomolecularmodelisdisscuss.

Keywords DNAcomputing;thestructureandtypesofDNAmolecules

收稿日期:2007-03-24.本课题得到国家自然科学基金重点、面上资助项目(60533010,30670540)和国家/八六三0高技术研究发展计划项目基金(2006AA01Z104)资助.许 进,男,1959年生,教授,博士生导师,主要研究领域为生物计算机、图论与系统工程、生物信息学等.E-mail:jxu@http://doc.xuehai.net;jxu@http://doc.xuehai.net.张社民,男,1962年生,博士研究生,教授,主要研究领域为生物计算机与图论.范月科,男,1959年生,博士研究生,副教授,主要研究方向为DNA计算机、图论等.郭养安,男,1960年生,副教授,主要研究方向为计算机科学.