СПОСОБЫ, КОМПОЗИЦИИ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

1. Способ синтеза заряженного полимера, содержащего по меньшей мере два различных мономера, в наночипе, причем наночип содержит
одну или более камер для присоединения, содержащих реагенты для присоединения одного или более мономеров или олигомеров к заряженному полимеру в буферном растворе в форме с защищенными концами, чтобы только один мономер или олигомер мог присоединяться за один цикл реакции; и
одну или более резервных камер, содержащих буферный раствор, но не все реагенты, необходимые для присоединения одного или более мономеров или олигомеров,
где камеры разделены одной или более мембранами, содержащими одну или более нанопор, и
где заряженный полимер может проходить через нанопору, и по меньшей мере один из реагентов для присоединения одного или более мономеров или олигомеров не может,
при этом способ включает
a) перемещение первого конца заряженного полимера, имеющего первый конец и второй конец, под действием электрического притяжения в камеру для присоединения, причем мономеры и олигомеры присоединяются к указанному первому концу в блокированной форме,
b) перемещение первого конца заряженного полимера с добавленным мономером или олигомером в блокированной форме в резервную камеру,
c) деблокирование присоединенного мономера или олигомера, и
d) повторение стадий a-c, где мономеры или олигомеры, присоединенные на стадии a), являются такими же или отличаются, до тех пор, пока не получат желаемую последовательность полимера.
2. Способ по п.1, где заряженный полимер представляет собой ДНК.
3. Способ синтеза нуклеиновой кислоты в наночипе, содержащем по меньшей мере первую камеру и вторую камеру, разделенные мембраной, содержащей по меньшей мере одну нанопору, причем синтез проводится в буферном растворе посредством цикла присоединения нуклеотида к первому концу нуклеиновой кислоты, имеющей первый конец и второй конец, где первый конец нуклеиновой кислоты перемещается под действием электрического притяжения между одной или более камерами для присоединения (которые содержат реагенты, способные присоединять нуклеотиды или олигомеры) и одной или более резервными камерами (которые не содержат реагенты, необходимые для присоединения нуклеотидов или олигомеров), причем камеры разделены одной или более мембранами, каждая из которых содержит одну или более нанопор, где нанопора является достаточно крупной, чтобы позволить прохождение нуклеиновой кислоты, но слишком малой, чтобы позволить прохождение по меньшей мере одного реагента, необходимого для присоединения нуклеотида.
4. Способ по п.3, где реагенты для присоединения нуклеотидов к нуклеиновой кислоте включают полимеразу.
5. Способ по п.3 или 4, где нуклеотид присоединяется в 3'-защищенной форме и где резервная камера содержит реагенты, способные удалять защитную группу из присоединенного нуклеотида.
6. Способ синтеза ДНК в наночипе, содержащем одну или более камер для присоединения, содержащих нагруженный топоизомеразой нуклеотид или олигонуклеотид, и одну или более резервных камер, содержащих фермент рестрикции или фосфатазу, причем указанные камеры также содержат совместимый буферный раствор и разделены мембраной, содержащей по меньшей мере одну нанопору, где нанопора является достаточно малой, чтобы топоизомераза и фермент рестрикции или фосфатаза, были неспособны пройти через нанопору, при этом синтез проводят посредством цикла присоединения нуклеотидов или олигонуклеотидных блоков к первому концу нуклеиновой кислоты, имеющей первый конец и второй конец, где первый конец нуклеиновой кислоты перемещается под действием электрического притяжения между одной или более камерами для присоединения и одной или более резервными камерами.
7. Способ по п.6, где на каждом цикле присоединяется один нуклеотид.
8. Способ синтеза молекулы ДНК с использованием опосредуемого топоизомеразой лигирования путем присоединения единичных нуклеотидов или олигомеров к цепи ДНК в направлении от 3' к 5', включающий (i) реакцию молекулы ДНК с топоизомеразой, нагруженной желаемым нуклеотидом или олигомером, где нуклеотид или олигомер блокирован от дальнейшего присоединения на 5'-конце, затем (ii) деблокирование 5'-конца ДНК, полученной таким образом, и повторение стадий (i) и (ii) до тех пор, пока не будет получена желаемая нуклеотидная последовательность.
9. Способ по п.8, включающий присоединение единичных нуклеотидов в направлении от 3' к 5', где на стадии i) топоизомераза нагружается желаемым нуклеотидом в 5'-фосфорилированной форме, так что желаемый нуклеотид в 5'-защищенной форме присоединяется к 5'-концу ДНК, и на стадии ii) 5'-конец ДНК, таким образом, образуется путем дефосфорилирования присоединенного нуклеотида.
10. Олигонуклеотид, содержащий участок связывания топоизомеразы, информационную последовательность и участок рестрикции, который при расщеплении ферментом рестрикции обеспечивает участок лигирования топоизомеразой.
11. Топоизомераза, конъюгированная с единичным нуклеотидом, где топоизомераза конъюгирована через 3'-фосфат нуклеотида, и нуклеотид является фосфорилированным в 5'-положении.
12. Одноцепочечная или двухцепочечная молекула ДНК, где единичная цепь или кодирующая последовательность по существу состоит из негибридизующихся оснований.
13. Способ хранения информации, включающий синтез заряженного полимера, содержащего по меньшей мере два различных мономера или олигомера (включая нуклеиновую кислоту или ДНК) в соответствии со способом по любому из пп.1-9, где последовательность мономеров соответствует машинносчитываемому коду.
14. Способ по п.13, где заряженный полимер или копия заряженного полимера извлекается из наночипа после завершения синтеза.
15. Способ по п.13, где заряженный полимер остается в наночипе после завершения синтеза.
16. Наночип для синтеза электрически заряженного полимера, например ДНК, содержащего по меньшей мере два различных мономера, причем наночип содержит по меньшей мере первую и вторую реакционные камеры, разделенные мембраной, содержащей одну или более нанопор, где каждая реакционная камера содержит один или более электродов для втягивания электрически заряженного полимера в камеру и где указанная первая реакционная камера дополнительно содержит электролитную среду и реагенты для присоединения мономеров или олигомеров к полимеру, где указанные мономеры или олигомеры являются защищенными, так что только один может присоединяться за один раз, и где указанная реакционная камера дополнительно содержит электролитную среду и реагенты для удаления защитной группы из мономера или олигомера, присоединенного таким образом, где нанопора является достаточно крупной, чтобы позволить прохождение полимера, но слишком малой, чтобы позволить прохождение по меньшей мере одного из реагентов для присоединения мономеров или олигомеров к полимеру и по меньшей мере одного из реагентов для удаления защитной группы из мономера или олигомера, присоединенного таким образом.
17. Наночип для секвенирования электрически заряженного полимера, например ДНК, содержащего по меньшей мере два различных мономера, причем наночип содержит по меньшей мере первую и вторую реакционные камеры, содержащие электролитную среду и разделенные мембраной, содержащей одну или более нанопор, где каждая реакционная камера содержит по меньшей мере одну пару электродов, расположенных на противоположных сторонах мембраны, где электроды функционально соединены в емкостном контуре, способном обеспечивать радиочастотный пульсирующий прямой ток, например, с частотой от 1 МГц до 1 ГГц, например 50-200 МГц, например, приблизительно 100 МГц, через нанопору, например, где пульсирующий прямой ток может втягивать заряженный полимер через нанопору и последовательность мономеров может быть определена путем измерения изменения емкости через нанопору по мере прохождения через нанопору заряженного полимера.
18. Способ считывания последовательности мономеров заряженного полимера, содержащего по меньшей мере два различных типа мономеров, например молекулы ДНК, включающий применение радиочастотного импульсного прямого тока, например, с частотой от 1 МГц до 1 ГГц, например 50-200 МГц, например, приблизительно 100 МГц, через нанопору, где пульсирующий прямой ток втягивает заряженный полимер через нанопору и последовательность мономеров определяется путем измерения изменения емкости через нанопору по мере прохождения через нанопору заряженного полимера.
19. Способ по п.18, где изменение емкости измеряют путем измерения изменения импеданса радиочастотного сигнала, индуцированного изменением емкости по мере прохождения полимера через нанопору.
20. Способ по п.18 или 19, который представляет собой способ считывания двоичного кода, закодированного в последовательности заряженного полимера, содержащего по меньшей мере два различных мономера.