A survey of advancements in nucleic acid-based logic gates and computing for applications in biotechnology and biomedicine

Chemical Communications

Volumn 51, Issue 18, 2015, Pages 3723-3734

  Wu, Cuichen ^a   Wan, Shuo ^a   Hou, Weijia ^a   Zhang, Liqin ^a   Xu, Jiehua ^a,b   Cui, Cheng ^a   Wang, Yanyue ^a   Hu, Jun ^c   Tan, Weihong ^a  

^a UNIVERSITY OF FLORIDA   (United States)

^b SUN YAT SEN UNIVERSITY   (China)

^c HUNAN CANCER HOSPITAL   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

APTAMER; FIBRINOGEN; MERCURY; NUCLEIC ACID; SILVER; THROMBIN; METAL;

BASE PAIRING; BIOLOGICAL MONITORING; BIOMEDICINE; BIOTECHNOLOGY; FLUORESCENCE; GENERAL DEVICE; HUMAN; IN VITRO STUDY; NUCLEIC ACID BASED LOGIC DEVICE; NUCLEIC ACID STRUCTURE; REVIEW; SYNTHESIS; CHEMISTRY; LOGIC; MEDICAL TECHNOLOGY; MOLECULAR COMPUTER; NEOPLASMS;

BIOMEDICAL TECHNOLOGY; BIOTECHNOLOGY; COMPUTERS, MOLECULAR; HUMANS; LOGIC; METALS; NEOPLASMS; NUCLEIC ACIDS;

EID: 84923247254     PISSN: 13597345     EISSN: 1364548X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c4cc10047f     Document Type: Review

References (100)

1. D. Han H. Kang T. Zhang C. Wu C. Zhou M. You Z. Chen X. Zhang W. Tan Chem.-Eur. J. 2014 20 5866 5873
2. A. P. de Silva S. Uchiyama Nat. Nano 2007 2 399 410
3. G. M. Church Y. Gao S. Kosuri Science 2012 337 1628
4. N. Goldman P. Bertone S. Chen C. Dessimoz E. M. LeProust B. Sipos E. Birney Nature 2013 494 77 80
5. L. Adleman Science 1994 266 1021 1024
6. R. Lipton Science 1995 268 542 545
7. M. N. Stojanovic D. Stefanovic Nat. Biotechnol. 2003 21 1069 1074
8. G. Seelig D. Soloveichik D. Y. Zhang E. Winfree Science 2006 314 1585 1588
9. D. Y. Zhang A. J. Turberfield B. Yurke E. Winfree Science 2007 318 1121 1125
10. L. Qian E. Winfree Science 2011 332 1196 1201
11. L. Qian E. Winfree J. Bruck Nature 2011 475 368 372
12. Z. Xie L. Wroblewska L. Prochazka R. Weiss Y. Benenson Science 2011 333 1307 1311
13. S. M. Douglas I. Bachelet G. M. Church Science 2012 335 831 834
14. P. Siuti J. Yazbek T. K. Lu Nat. Biotechnol. 2013 31 448 452
15. B. Yurke A. J. Turberfield A. P. Mills F. C. Simmel J. L. Neumann Nature 2000 406 605 608
16. D. Y. Zhang G. Seelig Nat. Chem. 2011 3 103 113
17. P. Yin H. M. T. Choi C. R. Calvert N. A. Pierce Nature 2008 451 318 322
18. B. Li Y. Jiang X. Chen A. D. Ellington J. Am. Chem. Soc. 2012 134 13918 13921
19. X. Chen N. Briggs J. R. McLain A. D. Ellington Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013 110 5386 5391
20. S. M. Chirieleison P. B. Allen Z. B. Simpson A. D. Ellington X. Chen Nat. Chem. 2013 5 1000 1005
21. Y. Jiang B. Li J. N. Milligan S. Bhadra A. D. Ellington J. Am. Chem. Soc. 2013 135 7430 7433
22. A. Okamoto K. Tanaka I. Saito J. Am. Chem. Soc. 2004 126 9458 9463
23. T. Li E. Wang S. Dong Anal. Chem. 2010 82 7576 7580
24. J. Zhu L. Zhang Z. Zhou S. Dong E. Wang Anal. Chem. 2013 86 312 316
25. G. I. Livshits A. Stern D. Rotem N. Borovok G. Eidelshtein A. Migliore E. Penzo S. J. Wind R. Di Felice S. S. Skourtis J. C. Cuevas L. Gurevich A. B. Kotlyar D. Porath Nat. Nano 2014 9 1040 1046
26. A. Saghatelian N. H. Völcker K. M. Guckian V. S. Y. Lin M. R. Ghadiri J. Am. Chem. Soc. 2002 125 346 347
27. A. Prokup J. Hemphill A. Deiters J. Am. Chem. Soc. 2012 134 3810 3815
28. S. Tyagi F. R. Kramer Nat. Biotechnol. 1996 14 303 308
29. W. Tan K. Wang T. J. Drake Curr. Opin. Chem. Biol. 2004 8 547 553
30. K. Wang Z. Tang C. J. Yang Y. Kim X. Fang W. Li Y. Wu C. D. Medley Z. Cao J. Li P. Colon H. Lin W. Tan Angew. Chem., Int. Ed. 2009 48 856 870
31. K. S. Park M. W. Seo C. Jung J. Y. Lee H. G. Park Small 2012 8 2203 2212
32. A. J. Genot J. Bath A. J. Turberfield J. Am. Chem. Soc. 2011 133 20080 20083
33. M. N. Stojanovic P. de Prada D. W. Landry ChemBioChem 2001 2 411 415
34. M. N. Stojanovic D. Stefanovic S. Rudchenko Acc. Chem. Res. 2014 47 1845 1852
35. M. N. Stojanovic T. E. Mitchell D. Stefanovic J. Am. Chem. Soc. 2002 124 3555 3561
36. H. Lederman J. Macdonald D. Stefanovic M. N. Stojanovic Biochemistry 2006 45 1194 1199
37. J. Macdonald Y. Li M. Sutovic H. Lederman K. Pendri W. Lu B. L. Andrews D. Stefanovic M. N. Stojanovic Nano Lett. 2006 6 2598 2603
38. R. Pei E. Matamoros M. Liu D. Stefanovic M. N. Stojanovic Nat. Nano 2010 5 773 777
39. A. D. Ellington J. W. Szostak Nature 1990 346 818 822
40. R. R. Breaker G. F. Joyce Chem. Biol. 1994 1 223 229
41. Y. Miyake H. Togashi M. Tashiro H. Yamaguchi S. Oda M. Kudo Y. Tanaka Y. Kondo R. Sawa T. Fujimoto T. Machinami A. Ono J. Am. Chem. Soc. 2006 128 2172 2173
42. C. Wu L. Yan C. Wang H. Lin C. Wang X. Chen C. J. Yang Biosens. Bioelectron. 2010 25 2232 2237
43. Z. Zhu C. Wu H. Liu Y. Zou X. Zhang H. Kang C. J. Yang W. Tan Angew. Chem., Int. Ed. 2010 49 1052 1056
44. X. Zhu H. Xu X. Gao X. Li Q. Liu Z. Lin B. Qiu G. Chen Chem. Commun. 2011 47 9080 9082
45. K. S. Park J. Y. Lee H. G. Park Chem. Commun. 2012 48 4549 4551
46. S. Bi B. Ji Z. Zhang J.-J. Zhu Chem. Sci. 2013 4 1858 1863
47. L. Zhang Z.-X. Wang R.-P. Liang J.-D. Qiu Langmuir 2013 29 8929 8935
48. M. Moshe J. Elbaz I. Willner Nano Lett. 2009 9 1196 1200
49. R. Orbach L. Mostinski F. Wang I. Willner Chem.-Eur. J. 2012 18 14689 14694
50. R. Orbach F. Remacle R. D. Levine I. Willner Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 21228 21233
51. C. W. Brown M. R. Lakin D. Stefanovic S. W. Graves ChemBioChem 2014 15 950 954
52. R. Orbach F. Wang O. Lioubashevski R. D. Levine F. Remacle I. Willner Chem. Sci. 2014 5 3381 3387
53. T. Li E. Wang S. Dong J. Am. Chem. Soc. 2009 131 15082 15083
54. T. Li L. Zhang J. Ai S. Dong E. Wang ACS Nano 2011 5 6334 6338
55. T. Li D. Ackermann A. M. Hall M. Famulok J. Am. Chem. Soc. 2012 134 3508 3516
56. A. Ono S. Cao H. Togashi M. Tashiro T. Fujimoto T. Machinami S. Oda Y. Miyake I. Okamoto Y. Tanaka Chem. Commun. 2008 4825 4827
57. K. S. Park C. Jung H. G. Park Angew. Chem., Int. Ed. 2010 49 9757 9760
58. Y.-M. Zhang L. Zhang R.-P. Liang J.-D. Qiu Chem.-Eur. J. 2013 19 6961 6965
59. R. R. Breaker G. F. Joyce Chem. Biol. 1995 2 655 660
60. S. Bi Y. Yan S. Hao S. Zhang Angew. Chem., Int. Ed. 2010 49 4438 4442
61. C. Tuerk L. Gold Science 1990 249 505 510
62. D. Shangguan Y. Li Z. Tang Z. C. Cao H. W. Chen P. Mallikaratchy K. Sefah C. J. Yang W. Tan Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006 103 11838 11843
63. W. Tan M. J. Donovan J. Jiang Chem. Rev. 2013 113 2842 2862
64. J. Elbaz B. Shlyahovsky D. Li I. Willner ChemBioChem 2008 9 232 239
65. M. Zhou Y. Du C. Chen B. Li D. Wen S. Dong E. Wang J. Am. Chem. Soc. 2010 132 2172 2174
66. Y. Lin Y. Tao F. Pu J. Ren X. Qu Adv. Funct. Mater. 2011 21 4565 4572
67. L. Wang J. Zhu L. Han L. Jin C. Zhu E. Wang S. Dong ACS Nano 2012 6 6659 6666
68. M. Zhou and S. Dong, Biomolecular Information Processing, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2012, pp. 117-131
69. M. Zhou J. Wang Electroanalysis 2012 24 197 209
70. J. Chen L. Zeng Biosens. Bioelectron. 2013 42 93 99
71. B.-C. Yin B.-C. Ye H. Wang Z. Zhu W. Tan Chem. Commun. 2012 48 1248 1250
72. J. Chen Z. Fang P. Lie L. Zeng Anal. Chem. 2012 84 6321 6325
73. G. Wang Y. Zhu L. Chen X. Zhang Biosens. Bioelectron. 2015 63 552 557
74. Y. Huang W. Wen D. Du X. Zhang S. Wang Y. Lin Biosens. Bioelectron. 2014 61 598 604
75. B. Lin Q. Sun K. Liu D. Lu Y. Fu Z. Xu W. Zhang Langmuir 2014 30 2144 2151
76. X. Zhu L. Chen Z. Lin B. Qiu G. Chen Chem. Commun. 2010 46 3149 3151
77. L. C. Bock L. C. Griffin J. A. Latham E. H. Vermaas J. J. Toole Nature 1992 355 564 566
78. D. Han Z. Zhu C. Wu L. Peng L. Zhou B. Gulbakan G. Zhu K. R. Williams W. Tan J. Am. Chem. Soc. 2012 134 20797 20804
79. A. Prokup A. Deiters Angew. Chem., Int. Ed. 2014 53 13192 13195
80. D. J. King D. A. Ventura A. R. Brasier D. G. Gorenstein Biochemistry 1998 37 16489 16493
81. A. A. Koshkin V. K. Rajwanshi J. Wengel Tetrahedron Lett. 1998 39 4381 4384
82. A. A. Koshkin S. K. Singh P. Nielsen V. K. Rajwanshi R. Kumar M. Meldgaard C. E. Olsen J. Wengel Tetrahedron 1998 54 3607 3630
83. P. E. Burmeister S. D. Lewis R. F. Silva J. R. Preiss L. R. Horwitz P. S. Pendergrast T. G. McCauley J. C. Kurz D. M. Epstein C. Wilson A. D. Keefe Chem. Biol. 2005 12 25 33
84. P. E. Burmeister C. Wang J. R. Killough S. D. Lewis L. R. Horwitz A. Ferguson K. M. Thompson P. S. Pendergrast T. G. McCauley M. Kurz J. Diener S. T. Cload C. Wilson A. D. Keefe Oligonucleotides 2006 16 337 351
85. D. Eulberg S. Klussmann ChemBioChem 2003 4 979 983
86. Y. Benenson Curr. Opin. Biotechnol. 2009 20 471 478
87. M. Hagiya A. Konagaya S. Kobayashi H. Saito S. Murata Acc. Chem. Res. 2014 47 1681 1690
88. K. Rinaudo L. Bleris R. Maddamsetti S. Subramanian R. Weiss Y. Benenson Nat. Biotechnol. 2007 25 795 801
89. J. Hemphill A. Deiters J. Am. Chem. Soc. 2013 135 10512 10518
90. Y. Liu Y. Zeng L. Liu C. Zhuang X. Fu W. Huang Z. Cai Nat. Commun. 2014 5 5393
91. M. Rudchenko S. Taylor P. Pallavi A. Dechkovskaia S. Khan V. P. Butler Jr S. Rudchenko M. N. Stojanovic Nat. Nanotechnol. 2013 8 580 586
92. Y. Amir E. Ben-Ishay D. Levner S. Ittah A. Abu-Horowitz I. Bachelet Nat. Nanotechnol. 2014 9 353 357
93. M. I. Shukoor M. O. Altman D. Han A. T. Bayrac I. Ocsoy Z. Zhu W. Tan ACS Appl. Mater. Interfaces 2012 4 3007 3011
94. D. Han G. Zhu C. Wu Z. Zhu T. Chen X. Zhang W. Tan ACS Nano 2013 7 2312 2319
95. M. You L. Peng N. Shao L. Zhang L. Qiu C. Cui W. Tan J. Am. Chem. Soc. 2013 136 1256 1259
96. M. You G. Zhu T. Chen M. J. Donovan W. Tan J. Am. Chem. Soc. 2014 10.1021/ja509263k
97. Y. Benenson B. Gil U. Ben-Dor R. Adar E. Shapiro Nature 2004 429 423 429
98. T. Chen C. S. Wu E. Jimenez Z. Zhu J. G. Dajac M. You D. Han X. Zhang W. Tan Angew. Chem., Int. Ed. 2013 52 2012 2016
99. C. Wu T. Chen D. Han M. You L. Peng S. Cansiz G. Zhu C. Li X. Xiong E. Jimenez C. J. Yang W. Tan ACS Nano 2013 7 5724 5731
100. C. Wu D. Han T. Chen L. Peng G. Zhu M. You L. Qiu K. Sefah X. Zhang W. Tan J. Am. Chem. Soc. 2013 135 18644 18650