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次世代計算機「DNAコンピューター」†の実用化を前進させる新技術が開発された。情報通信研究機構（NICT）未来ICT研究所 研究員の指宿良太氏や主任研究員の古田健也氏らの研究グループは、モータータンパク質を生体から取り出し、DNAのレール上で走らせることに成功した。この技術は、DNAコンピューターのデコーダーとして利用できる可能性がある。兵庫県立大学と共同で開発した。成果は米国総合科学誌「Science」2022年3月11日号に発表された。
†DNAコンピューター＝溶液中のDNA分子反応を利用して計算処理する次世代コンピューター。巡回セールスマン問題のような膨大な解候補から素早く並列計算することを得意とする。計算結果はDNAの塩基配列の組み合わせとしてコードされる。
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DNAナノチューブとナノマシン
（出所：NICTの動画を日経クロステックがキャプチャー）
このモータータンパク質は、塩基配列で書かれた走行指令を読み取って、直進したり、引き返したり、分岐路で適切なコースに分岐したり、速度を調整したりすることができる。
実験では、Y字型のレールに2種類のモータータンパク質を常温で走らせ、片方は右に曲がり、もう片方は左に曲がるよう指示を出した。各モータータンパク質は指令を正しく読み取り、エラー率ゼロで分岐したという注1）。2本のレールが合流する際もエラーが起こらなかった。移動速度は5～220nm／秒程度である。人工的なフィラメント上を一方向に移動するタンパク質のナノマシン†の開発は「世界初」（古田氏）という。
注1）前後の荷物と結合してしまうなどの「非特異的結合」に起因するエラーは除く。
†ナノマシン＝ナノメートルサイズの機械装置。
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DNAの線路をナノマシンが分岐して走る
開発したDNAナノチューブとナノマシンの模式図と、識別結果を示した。「合流」「分岐」は指示通りに結節点を通過したナノマシン、「停止」は結節点を通過せずに停止したナノマシン、「解離」はレールから外れてしまったナノマシンをカウントした。精度が100％ではないが、間違った道を走行してしまう「エラー」はゼロだったという。（出所：NICT）
この「鉄道」のようなシステムは、DNAコンピューターのデコーダーとして応用の見込みがある。DNAコンピューターが出力したDNA上にこのナノマシンを走らせ、その走行状態を確認すれば、塩基配列情報を知ることができるためだ。これまでDNAコンピューターのデコーディングは、DNAの増幅のために、電気泳動やPCR（Polymerase Chain Reaction）など多数の処理が必要で、求解に時間を要する課題があった。今回の研究成果を用いれば、大幅な時間短縮が可能になるという。
