Multi-arm RNA junctions encoding molecular logic unconstrained by input sequence for versatile cell-free diagnostics

Resumen:
Las aplicaciones de la lógica molecular basada en ARN se han visto obstaculizadas por las restricciones de secuencia impuestas en la entrada y salida de los circuitos. Aquí mostramos que las restricciones de secuencia pueden reducirse sustancialmente mediante uniones de múltiples brazos codificadas apropiadamente de estructuras de ARN monocatenario. Para activar condicionalmente la traducción de ARN, integramos uniones de múltiples brazos, autoensamblados en regiones proximales de un gen regulado y diseñadas para desplegarse secuencialmente en respuesta a diferentes entradas de ARN, con motivos activadores de ARN iniciados por bucle que funcionan independientemente de la secuencia de la entrada de ARN y que reducen la interferencia con el gen de salida. Utilizamos el sistema de ARN integrado y los ARN de entrada independientes de la secuencia para ejecutar la lógica OR y AND de dos y tres entradas en Escherichia coli, y diseñamos ensayos colorimétricos sin células en papel que identificaron con precisión dos subtipos del virus de la inmunodeficiencia humana (VIH). (ejecutando la lógica OR) en el ARN del VIH sintético amplificado, así como el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus-2 (a través de la lógica AND de dos entradas) en el ARN amplificado de muestras de saliva. La lógica molecular independiente de la secuencia habilitada por la integración de ARN de unión de múltiples brazos con motivos para activadores de ARN iniciados por bucle puede ser ampliamente aplicable en biotecnología.