活体生物分子计算模型的一些研究与探索

生物体内DNA、RNA、蛋白质等分子的相互联系、相互作用构成的网络是细胞表现出众多重要生理行为的结构基础。本项目首先将生物分子网络中信息的传输、储存、放大、整合等大量任务看成是一种计算过程，继而从分子计算的角度研究细胞行为。重点研究内容包括：1）建立细胞体内分子计算的编码体系和结合体内分子计算特点的检测方法；2）建立图最小支配集问题、可满足性问题的体内分子计算模型和用于疾病诊断治疗的分子逻辑电路，并在细胞平台上实现上述计算模型，对体内分子计算模型的计算能力和分子作用网络的稳定性进行分析；3）建立一个较为成熟的生物实验系统，探讨细胞分子网络的信息形成、作用规律和遗传网络的运行机制。本项目从计算科学的视野探讨了基于生物体内的分子计算能力，建立具有一定智能的生物体内分子机器，这将在生物学、医学上有着深远的应用前景。

生物体内DNA、RNA、蛋白质等分子的相互联系、相互作用构成的网络是细胞表现出众多重要生理行为的结构基础。本项目首先将生物分子网络中信息的传输、储存、放大、整合等大量任务看成是一种计算过程，继而从分子计算的角度研究细胞行为。重点研究内容包括：1）研究了细胞体内分子计算的编码体系和结合体内分子计算特点的检测方法；2）利用操纵子调控模型和RNAi干扰作用，分别建立图最小支配集问题、可满足性问题的体内分子计算模型，并对体内分子计算模型的计算能力和分子作用网络的稳定性进行分析,探讨细胞分子网络的信息形成、作用规律和遗传网络的运行机制；3）利用DNA链置换、环形DNA分子等技术，建立一个图顶点着色、图最大团问题的计算模型，并从实验进行了验证。本项目从计算科学的视野探讨了基于生物体内的分子计算能力，建立具有一定智能的生物体内分子机器，这将在生物学、医学上有着深远的应用前景。在本项目的资助下，在相关领域发表学术论文20篇，其中SCI收录8篇，EI收录12篇，共培养研究生6名，资助国内外学术交流活动8人次。