We report the synthesis of a molecular machine, fabricated from nucleic acids, which is capable of digesting viral RNA and utilizing it to assemble additional copies of itself inside living cells. The machine's body plan combines several parts that build upon the target RNA, assembling an immobile, DNA:RNA 4-way junction, which contains a single gene encoding a hammerhead ribozyme (HHR). Full assembly of the machine's body from its parts enables the subsequent elongation of the gene and transcription of HHR molecules, followed by HHR-mediated digestion of the target molecule. This digestion converts the target to a building block suitable for participation in the assembly of more copies of the machine, mimicking biological heterotrophy. In this work we describe the general design of a prototypical machine, characterize its activity cycle and kinetics, and show that it can be efficiently and safely delivered into live cells. As a proof of principle, we constructed a machine that targets the Autographa californica multicapsid nucleopolyhedrovirus (AcMNPV) GP64 gene, and show that it effectively suppresses viral propagation in a cell population, exhibiting predator/prey-like dynamics with the infecting virus. In addition, the machine significantly reduced viral infection, stress signaling, and innate immune activation inside virus-infected animals. This preliminary design could control the behavior of antisense therapies for a range of applications, particularly against dynamic targets such as viruses and cancer.

中文翻译：

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抗病毒自我复制分子异养

我们报道了一种由核酸制成的分子机器的合成，该机器能够消化病毒RNA，并利用其在活细胞内组装自身的其他拷贝。该机器的身体计划结合了在目标RNA上构建的几个部分，组装了一个固定的DNA：RNA 4向连接，其中包含一个编码锤头状核酶（HHR）的单一基因。机器身体从其各个部位完全组装起来，可随后进行基因延伸和HHR分子转录，然后进行HHR介导的目标分子消化。这种消化将目标转化为适合参与更多机器副本组装的构件，从而模仿了生物异养。在这项工作中，我们描述了原型机的总体设计，表征其活动周期和动力学，并表明可以有效，安全地将其递送到活细胞中。作为原理上的证明，我们构建了针对加利福尼亚州卷柏多衣壳核多角体病毒（AcMNPV）GP64基因的机器，并表明它可以有效抑制细胞群体中的病毒传播，并具有感染病毒的食肉动物/猎物动态。此外，该机器可大大减少病毒感染动物内部的病毒感染，压力信号传递和先天免疫激活。这种初步设计可以控制反义疗法在一系列应用中的行为，尤其是针对诸如病毒和癌症等动态目标。我们构建了一台针对加利福尼亚州卷柏多衣壳核多角体病毒（AcMNPV）GP64基因的机器，并证明它可以有效抑制细胞群体中的病毒繁殖，并表现出被感染病毒捕食/捕食样的动态。此外，该机器可大大减少病毒感染动物内部的病毒感染，压力信号传递和先天免疫激活。这种初步设计可以控制反义疗法在一系列应用中的行为，尤其是针对诸如病毒和癌症等动态目标。我们构建了一台针对加利福尼亚州卷柏多衣壳核多角体病毒（AcMNPV）GP64基因的机器，并证明它可以有效抑制细胞群体中的病毒繁殖，并表现出被感染病毒捕食/捕食样的动态。此外，该机器可大大减少病毒感染动物内部的病毒感染，压力信号传递和先天免疫激活。这种初步设计可以控制反义疗法在一系列应用中的行为，尤其是针对诸如病毒和癌症等动态目标。该机器显着减少了病毒感染动物内部的病毒感染，压力信号传递和先天免疫激活。这种初步设计可以控制反义疗法在一系列应用中的行为，尤其是针对诸如病毒和癌症等动态目标。该机器显着减少了病毒感染动物内部的病毒感染，压力信号传递和先天免疫激活。这种初步设计可以控制反义疗法在一系列应用中的行为，尤其是针对诸如病毒和癌症等动态目标。