Catalytic nucleic acids (DNAzymes) as functional units for logic gates and computing circuits: From basic principles to practical applications

Chemical Communications

Volumn 51, Issue 20, 2015, Pages 4144-4160

  Orbach, Ron ^a   Willner, Bilha ^a   Willner, Itamar ^a  

^a HEBREW UNIVERSITY OF JERUSALEM   (Israel)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

DEOXYRIBOZYME; METAL;

ARTICLE; BIOSYNTHESIS; CATALYSIS; CHEMOLUMINESCENCE; DRUG DELIVERY SYSTEM; FLUORESCENCE; HYBRIDIZATION; IONIC STRENGTH; NANOMEDICINE; NUCLEIC ACID STRUCTURE; NUCLEOTIDE SEQUENCE; OXIDATION; CHEMISTRY; LOGIC; MOLECULAR COMPUTER;

COMPUTERS, MOLECULAR; DNA, CATALYTIC; LOGIC; METALS;

EID: 84923878510     PISSN: 13597345     EISSN: 1364548X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c4cc09874a     Document Type: Article

References (109)

1. M. Bansal Curr. Sci. 2003 85 1556 1563
2. J. L. Sessler C. M. Lawrence J. Jayawickramarajah Chem. Soc. Rev. 2007 36 314 325
3. J. T. Davis G. P. Spada Chem. Soc. Rev. 2007 36 296 313
4. D. Collin K. Gehring J. Am. Chem. Soc. 1998 120 4069 4072
5. J. L. Leroy M. Gueron J. L. Mergny C. Helene Nucleic Acids Res. 1994 22 1600 1606
6. S. Nonin J. L. Leroy J. Mol. Biol. 1996 261 399 414
7. A. Ldili A. Vallée-Bélisle F. Ricci J. Am. Chem. Soc. 2014 136 5836 5839
8. V. Sklenar J. Feigon Nature 1990 345 836 838
9. R. Haner P. B. Dervan Biochemistry 1990 29 9761 9765
10. J. Volker D. P. Botes G. G. Lindsey H. H. Klump J. Mol. Biol. 1993 230 1278 1290
11. J. S. Lee M. S. Han C. A. Mirkin Angew. Chem., Int. Ed. 2007 46 4093 4096
12. Z. Zhu Y. Su J. Li D. Li J. Zhang S. Song Y. Zhao G. Li C. Fan Anal. Chem. 2009 81 7660 7666
13. C. W. Liu Y. T. Hsieh C. C. Huang H. T. Chang Chem. Commun. 2008 2242 2244
14. Y. Wen F. Xing S. He S. Song L. Wang Y. Long D. Li C. Fan Chem. Commun. 2010 46 2596 2598
15. K. S. Park C. Jung H. G. Park Angew. Chem., Int. Ed. 2010 49 9757 9760
16. A. Ono S. Q. Cao H. Togashi M. Tashiro T. Fujimoto T. Machinami S. Oda Y. Miyake I. Okamoto Y. Tanaka Chem. Commun. 2008 4825 4827
17. C. Tuerk L. Gold Science 1990 249 505 510
18. A. D. Ellington J. W. Szostak Nature 1990 346 818 822
19. S. E. Osborn A. D. Ellington Chem. Rev. 1997 97 349 370
20. M. P. Robertson A. D. Ellington Nat. Biotechnol. 2001 19 650 655
21. R. R. Breaker G. F. Joyce Chem. Biol. 1994 1 223 229
22. I. Willner B. Shlyahovsky M. Zayats B. Willner Chem. Soc. Rev. 2008 37 1153 1165
23. M. Famulok J. S. Hartig G. Mayer Chem. Rev. 2007 107 3715 3743
24. G. F. Joyce Angew. Chem., Int. Ed. 2007 46 6420 6436
25. D. Soloveichik G. Seelig E. Winfree Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010 107 5393 5398
26. D. Y. Zhang A. J. Turberfield B. Yurke E. Winfree Science 2007 318 1121 1125
27. C. H. Lu B. Willner I. Willner ACS Nano 2013 7 8320 8332
28. N. C. Seeman Trends Biochem. Sci. 2005 30 119 125
29. I. Willner M. Zayats Angew. Chem., Int. Ed. 2007 46 6408 6418
30. R. Freeman J. Girsh I. Willner ACS Appl. Mater. Interfaces 2013 5 2815 2834
31. D. M. Kolpashchikov Chem. Rev. 2010 110 4709 4723
32. Y. Du B. Li E. Wang Acc. Chem. Res. 2013 46 203 213
33. Y. V. Gerasimova D. M. Kolpashchikov Chem. Biol. 2010 17 104 106
34. G. Pelossof R. Tel-Vered I. Willner Anal. Chem. 2012 84 3703 3709
35. C. H. Fan K. W. Plaxco A. J. Heeger Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003 100 9134 9137
36. Y. Du B. Li F. Wang S. Dong Biosens. Bioelectron. 2009 24 1979 1983
37. Y. V. Gerasimova E. M. Cornett E. Edwards X. Su K. H. Rohde D. M. Kolpashchikov ChemBioChem 2013 14 2087 2090
38. C. Lin Y. Liu S. Rinker H. Yan ChemPhysChem 2006 7 1641 1647
39. E. Winfree F. Liu L. A. Wenzler N. C. Seeman Nature 1998 394 539 544
40. F. A. Aldaye A. L. Palmer H. F. Sleiman Science 2008 321 1795 1799
41. C. Mao W. Sun N. C. Seeman J. Am. Chem. Soc. 1999 121 5437 5443
42. J. Sharma R. Chhabra Y. Liu Y. Ke H. Yan Angew. Chem., Int. Ed. 2006 45 730 735
43. Y. Ke L. Ong W. Shih P. Yin Science 2012 338 1177 1183
44. B. Ding R. Sha N. C. Seeman J. Am. Chem. Soc. 2004 126 10230 10231
45. Y. Weizmann A. B. Braunschweig O. I. Wilner Z. Cheglakov I. Willner Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008 105 5289 5294
46. P. W. K. Rothemund Nature 2006 440 297 302
47. S. Rinker Y. Ke Y. Liu R. Chhabra H. Yan Nat. Nanotechnol. 2008 3 418 422
48. E. S. Andersen M. Dong M. M. Nielsen K. Jahn R. Subramani W. Mamdouh M. M. Golas B. Sander H. Stark C. L. P. Oliveira J. S. Pedersen V. Birkedal F. Besenbacher K. V. Gothelf J. Kjems Nature 2009 459 73 76
49. Y. Ke J. Sharma M. Liu K. Jahn Y. Liu H. Yan Nano Lett. 2009 9 2445 2447
50. H. Ozhalici-Unal B. A. Armitage ACS Nano 2009 3 425 433
51. O. I. Wilner I. Willner Chem. Rev. 2012 112 2528 2556
52. O. I. Wilner Y. Weizmann R. Gill O. Lioubashevski R. Freeman I. Willner Nat. Nanotechnol. 2009 4 249 254
53. C. M. Niemeyer J. Koehler C. Wuerdemann ChemBioChem 2002 3 242 245
54. F. Diezmann O. Seitz Chem. Soc. Rev. 2011 40 5789 5801
55. S. Rinker Y. Ke Y. Liu R. Chhabra H. Yan Nat. Nanotechnol. 2008 3 418 422
56. R. P. Goodman M. Heilemann S. Doose C. M. Erben A. N. Kapanidis A. J. Turberfield Nat. Nanotechnol. 2008 3 93 96
57. C. Teller I. Willner Curr. Opin. Biotechnol. 2010 21 376 391
58. Y. Weizmann Z. Cheglakov B. Basnar I. Willner Org. Biomol. Chem. 2007 5 223 225
59. F. Wang B. Willner I. Willner Top. Curr. Chem. 2014 354 279 338
60. X. Liu A. Niazov-Elkan F. Wang I. Willner Nano Lett. 2013 13 219 225
61. G. Pelossof R. Tel-Vered X. Liu I. Willner Nanoscale 2013 5 8977 8981
62. C. H. Lu X. J. Qi R. Orbach H. H. Yang I. Mironi-Harpaz D. Seliktar I. Willner Nano Lett. 2013 13 1298 1302
63. H. Lin Y. Zou Y. Huang J. Chen W. Y. Zhang Z. Zhuang G. Jenkins C. J. Yang Chem. Commun. 2011 47 9312 9314
64. E. Cheng Y. Xing P. Chen Y. Yang Y. Sun D. Zhou L. Xu Q. Fan D. Liu Angew. Chem., Int. Ed. 2009 48 7660 7663
65. W. Guo X. J. Qi R. Orbach C. H. Lu L. Freage I. Mironi-Harpaz D. Seliktar H. H. Yang I. Willner Chem. Commun. 2014 50 4065 4068
66. W. Guo C. H. Lu X. J. Qi R. Orbach M. Fadeev H. H. Yang I. Willner Angew. Chem., Int. Ed. 2014 53 10134 10138
67. A. P. de Silva H. Q. N. Gunaratne C. P. McCoy Nature 1993 364 42 44
68. A. Matteo Z. Lei A. Credi Coord. Chem. Rev. 2010 254 2267 2280
69. G. de Ruiter M. E. van der Boom J. Mater. Chem. 2011 21 17575 17581
70. J. Andréasson U. Pischel Chem. Soc. Rev. 2015 10.1039/C4CS00342J
71. X. Guo D. Zhang G. Zhang D. Zhu J. Phys. Chem. B 2004 108 11942 11945
72. S. J. Langford T. Yann J. Am. Chem. Soc. 2003 125 11198 11199
73. D. Margulies G. Melman A. Shanzer J. Am. Chem. Soc. 2006 128 4865 4871
74. J. Andréasson S. D. Straight S. Bandyopadhyay R. H. Mitchell T. A. Moore A. L. Moore D. Gust Angew. Chem., Int. Ed. 2007 46 958 961
75. M. Amelia M. Baroncini A. Credi Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 6240 6243
76. J. Andreasson S. D. Straight S. Bandyopadhyay R. H. Mitchell T. A. Moore A. L. Moore D. Gust J. Phys. Chem. C 2007 111 14274 14278
77. S. Shimron N. Magen J. Elbaz I. Willner Chem. Commun. 2011 47 8787 8789
78. C. Teller S. Shimron I. Willner Anal. Chem. 2009 81 9114 9119
79. J. Elbaz S. Shimron I. Willner Chem. Commun. 2010 46 1209 1211
80. M. N. Stojanovic T. E. Mitchell D. Stefanovic J. Am. Chem. Soc. 2002 124 3555 3561
81. M. N. Stojanovic D. Stefanovic Nat. Biotechnol. 2003 21 1069 1074
82. L. Wang J. Zhu L. Han L. Jin C. Zhu E. Wang S. Dong ACS Nano 2012 6 6659 6666
83. R. Orbach L. Mostinski F. Wang I. Willner Chem.-Eur. J. 2012 18 14689 14694
84. R. Orbach F. Remacle R. D. Levine I. Willner Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 21228 21233
85. J. M. Picuri B. M. Frezza M. R. Ghadiri J. Am. Chem. Soc. 2009 131 9368 9377
86. N. C. Gianneschi M. R. Ghadiri Angew. Chem., Int. Ed. 2007 46 3955 3958
87. G. Seelig D. Soloveichik D. Y. Zhang E. Winfree Science 2006 314 1585 1588
88. A. Padirac T. Fujii Y. Rondelez Curr. Opin. Biotechnol. 2013 24 575 580
89. L. Qian E. Winfree Science 2011 332 1196 1201
90. L. Qian E. Winfree J. Bruck Nature 2011 475 368 372
91. Y. Benenson T. Paz-Elizur R. Adar E. Keinan Z. Livneh E. Shapiro Nature 2001 414 430 434
92. Y. Benenson B. Gil U. Ben-Dor R. Adar E. Shapiro Nature 2004 429 423 429
93. R. Adar Y. Benenson G. Linshiz A. Rosner N. Tishby E. Shapiro Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004 101 9960 9965
94. R. R. Breaker Nat. Biotechnol. 1997 15 427 431
95. J. Elbaz O. Lioubashevski F. Wang F. Remacle R. D. Levine I. Willner Nat. Nanotechnol. 2010 5 417 422
96. J. Elbaz F. Wang F. Remacle I. Willner Nano Lett. 2012 12 6049 6054
97. R. Orbach F. Remacle R. D. Levine I. Willner Chem. Sci. 2014 5 1074 1081
98. H. Lederman J. Macdonald D. Stefanovic M. N. Stojanovic Biochemistry 2006 45 1194 1199
99. R. Orbach F. Wang O. Lioubashevsky R. D. Levine F. Remacle I. Willner Chem. Sci. 2014 5 3381 3387
100. M. Moshe J. Elbaz I. Willner Nano Lett. 2009 9 1196 1200
101. J. Elbaz M. Moshe B. Shlyahovsky I. Willner Chem.-Eur. J. 2009 15 3411 3418
102. S. Shimron J. Elbaz A. Henning I. Willner Chem. Commun. 2010 46 3250 3252
103. C. W. Brown M. R. Lakin E. K. Horwitz M. L. Fanning H. E. West D. Stefanovic S. W. Graves Angew. Chem., Int. Ed. 2014 53 7183 7187
104. L. Zhang Y.-M. Zhang R.-P. Liang J.-D. Qiu J. Phys. Chem. C 2013 117 12352 12357
105. F. Wang R. Orbach I. Willner Chem.-Eur. J. 2012 18 16030 16036
106. Z. Zhang D. Balogh F. Wang I. Willner J. Am. Chem. Soc. 2013 135 1934 1940
107. M. Kahan-Hanum Y. Douek R. Adar E. Shapiro Sci. Rep. 2013 3 1535
108. S. Lilienthal, Z. Shpilt, F. Wang and I. Willner, submitted for publication
109. C. J. Delebecque A. B. Lindner P. A. Silver F. A. Aldaye Science 2011 333 470 474