Selon les chercheurs, leur découverte suggère que l'ADN peut être bien plus qu'une simple molécule passive utilisée uniquement pour transporter des informations génétiques. "L'ADN peut être utilisé de manière beaucoup plus active, " a déclaré Soloveichik. " Nous pouvons réellement le faire danser - avec un rythme, si vous voulez. Cela suggère que les acides nucléiques (ADN et ARN) pourraient faire plus que nous ne le pensions, qui peut même éclairer notre compréhension de l'origine de la vie, car il est communément admis que la jeunesse était entièrement basée sur l'ARN."

Le nouvel oscillateur synthétique de l'équipe pourrait un jour être utilisé en biologie synthétique ou dans des cellules complètement artificielles, s'assurer que certains processus se déroulent dans l'ordre. Mais l'oscillation n'est qu'un exemple de comportement moléculaire sophistiqué. Au-delà des oscillateurs, ce travail ouvre la porte aux ingénieurs pour créer des machines moléculaires plus sophistiquées à partir de l'ADN. Selon la façon dont les machines moléculaires sont programmées, différents comportements pourraient être générés, telles que la communication et le traitement du signal, Résoudre des problèmes et prendre des décisions, contrôle du mouvement, etc. - le genre de calcul de circuit généralement attribué uniquement aux circuits électroniques.

« En tant qu'ingénieurs, nous sommes très bons dans la construction d'électronique sophistiquée, mais la biologie utilise des réactions chimiques complexes à l'intérieur des cellules pour faire le même genre de choses, comme prendre des décisions, " dit Soloveichik. " Finalement, on veut pouvoir interagir avec les circuits chimiques d'une cellule, ou réparer les circuits défectueux ou même les reprogrammer pour un meilleur contrôle. Mais à court terme, nos circuits d'ADN pourraient être utilisés pour programmer le comportement de systèmes chimiques acellulaires qui synthétisent des molécules complexes, diagnostiquer des signatures chimiques complexes et réagir à leur environnement."

L'équipe a développé son nouvel oscillateur en construisant des molécules d'ADN qui ont un langage de programmation spécifique, produire un flux de travail reproductible qui peut générer d'autres modèles temporels complexes et répondre aux signaux chimiques d'entrée. Ils ont compilé leur langage jusqu'à des interactions précises - une pratique standard dans le domaine de l'électronique mais complètement nouvelle en biochimie.

Les recherches de l'équipe ont été menées dans le cadre du projet de programmation moléculaire de la National Science Foundation (NSF), qui a été lancé en 2008 en tant que collaboration de la faculté pour développer la programmation moléculaire dans un système sophistiqué, une technologie conviviale et largement utilisée pour créer des dispositifs et des systèmes à l'échelle nanométrique.