Enzyme Based Logic Systems for Information and Signal

Abstract

Bu çalışma da bilgi işlem için biyokatalitik reaksiyonları içeren biyomeleküler lojik sistemler kullanılmıştır. İlk olarak, kimyasal ve biyomoleküler bilgi işlem ve enzime dayalı sistemlerde ölçülebilirlik için gürültü kontrolü üzerinde durulmuştur. Daha sonra enzimatik reaksiyonlara dayanan tek lojik kapının optimizasyonu ve analizini gösteren sistemlere örnekler verilmiştir. Son olarak karaciğer hasarının tespiti için iki enzim girişli biyoişaretçilerin kullanılması gösterilmiştir. Alanin transaminaz (ALT), laktat dehidrojenaz (LDH) enzimlerinin çıkış sinyalini aktifleştirdiği, bunun da karaciğer hasarı olduğunun bir göstergesi olduğu belirtilmiştir. Ayrıca çıkış sinyallerini ayrıştırmak için bu iki enzimin kullanıldığı sistem VE kapı fonksiyonu ile birleştirilerek EVET/HAYIR tanımlanması bu kapı fonksiyonuyla sağlanmıştır.In this thesis, we designed and optimized biomolecular logic systems which involve biocatalytic reactions utilized for information processing (biocomputing). Initially, general information about chemical and biochemical computing and controlling noise for scability of enzyme-based computing were presented, Then, the concepts on analysis and optimization of single biochemical logic gates based on enzymatic reactions showed as an example. Lastly, we present that two enzyme biomarkers input of liver injury ─enzymes alanine transaminase (ALT) and lactate dehydrogenase (LDH)─ activated the gate output signal which can then be used as indicating liver injury; and also the output signal discrimination was resolved by using these two appropriate biomarkers inputted into the AND logic gate function for a YES/NO determination