МЕЧЕНЫЕ НУКЛЕОТИДЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

1. Меченый нуклеотид, содержащий:
нуклеотид;
связывающую молекулу, присоединенную к фосфатной группе указанного нуклеотида; и
редокс-активную зарядную метку, присоединенную к связывающей молекуле, причем указанная редокс-активная зарядная метка подлежит окислению или восстановлению посредством токопроводящего канала при удерживании вблизи чувствительной зоны токопроводящего канала.
2. Меченый нуклеотид по п. 1, в котором редокс-активная зарядная метка включает координированный атом металла, который подлежит вступлению в окислительно-восстановительную реакцию.
3. Меченый нуклеотид по п. 1 или 2, в котором связывающая молекула содержит специфичную область, присоединенную к редокс-активной зарядной метке.
4. Меченый нуклеотид по п. 3, в котором специфичная область подлежит взаимодействию с акцепторной областью на связке, связанной с токопроводящим каналом, при этом специфичная область включает аффинную метку.
5. Меченый нуклеотид по п. 4, в котором специфичная область подлежит гибридизации с акцепторной областью на связке, связанной с токопроводящим каналом, и аффинная метка включает нуклеотидную последовательность, включающую от примерно одного нуклеотида до примерно десяти нуклеотидов, или последовательность пептидо-нуклеиновой кислоты, включающую от примерно одной пептидо-нуклеиновой кислоты до примерно десяти пептидо-нуклеиновых кислот.
6. Меченый нуклеотид по любому из пп. 1-5, в котором:
редокс-активная зарядная метка включает 10 зарядов или менее в неокисленном или невосстановленном состоянии; и
редокс-активная зарядная метка включает от примерно 1 до примерно 100 зарядов в окисленном или восстановленном состоянии.
7. Способ, включающий:
введение нуклеиновой кислоты - матрицы в токопроводящий канал, имеющий связанную с ним полимеразу;
введение меченых нуклеотидов в токопроводящий канал, причем по меньшей мере один из меченых нуклеотидов, включает нуклеотид и нуклеотид-специфичную редокс-активную зарядную метку, присоединенную к нему, посредством чего один из меченых нуклеотидов ассоциирует с полимеразой;
при ассоциировании одного из меченых нуклеотидов, инициирование окислительно-восстановительной реакции между нуклеотид-специфичной редокс-активной зарядной меткой и токопроводящим каналом с изменением состояния заряда нуклеотид-специфичной редокс-активной зарядной метки; и
под действием окислительно-восстановительной реакции выявление ответа токопроводящего канала.
8. Способ по п. 7, в котором:
инициирование окислительно-восстановительной реакции включает прикладывание зарядного напряжения к токопроводящему каналу, и
выявление ответа включает прикладывание напряжения считывания к токопроводящему каналу.
9. Способ по п. 7 или 8, дополнительно включающий:
ассоциирование ответа токопроводящего канала с нуклеотид-специфичной редокс-активной зарядной меткой одного из меченых нуклеотидов, являющегося ассоциированным; и
идентификацию нуклеотида ассоциированного меченого нуклеотида на основе нуклеотид-специфичной редокс-активной зарядной метки.
10 Способ по п. 9, дополнительно включающий отщепление нуклеотид-специфичной редокс-активной зарядной метки от одного из меченых нуклеотидов, являющегося ассоциированным, посредством чего нуклеотид ассоциированного меченого нуклеотида включается в растущую нить, комплементарную нуклеиновой кислоте - матрице.
11. Способ по п. 10, в котором:
ассоциирование одного из меченых нуклеотидов, инициирование окислительно-восстановительной реакции, выявление, ассоциирование и идентификация совместно представляют собой цикл секвенирования; при этом
способ дополнительно включает:
проведение следующего цикла секвенирования посредством следующего:
обеспечение возможности ассоциирования следующего одного из меченых нуклеотидов с полимеразой;
при ассоциировании указанного следующего одного из меченых нуклеотидов инициирование другой окислительно-восстановительной реакции между другой нуклеотид-специфичной редокс-активной зарядной меткой и токопроводящим каналом с изменением состояния заряда указанной другой нуклеотид-специфичной редокс-активной зарядной метки;
под действием указанной другой окислительно-восстановительной реакции выявление другого ответа токопроводящего канала;
ассоциирование указанного другого ответа токопроводящего канала с указанной другой нуклеотид-специфичной редокс-активной зарядной меткой; и
идентификация нуклеотида следующего одного из меченых нуклеотидов на основе указанной другой нуклеотид-специфичной редокс-активной зарядной метки.
12. Способ по п. 11, дополнительно включающий:
отщепление указанной другой нуклеотид-специфичной редокс-активной зарядной метки, посредством чего нуклеотид следующего одного из меченых нуклеотидов включается в растущую нить, комплементарную нуклеиновой кислоте - матрице; и
повторение цикла секвенирования.
13. Способ по любому из пп. 7-12, в котором редокс-активная зарядная метка включает координированный атом металла, который подлежит вступлению в окислительно-восстановительную реакцию.
14. Способ по любому из пп. 7-13, в котором:
редокс-активная зарядная метка включает 10 зарядов или менее в неокисленном или невосстановленном состоянии; и
редокс-активная зарядная метка включает от примерно 1 заряда до примерно 100 зарядов в измененном состоянии заряда.
15. Способ по любому из пп. 7-14, в котором:
меченые нуклеотиды включают:
первый меченый нуклеотид, включающий дезоксиаденозинполифосфат в качестве нуклеотида и первую нуклеотид-специфичную редокс-активную зарядную метку;
второй меченый нуклеотид, включающий дезоксигуанозинполифосфат в качестве нуклеотида и вторую нуклеотид-специфичную редокс-активную зарядную метку;
третий меченый нуклеотид, включающий дезоксицитидинполифосфат в качестве нуклеотида и третью нуклеотид-специфичную редокс-активную зарядную метку; и
четвертый меченый нуклеотид, включающий дезокситимидинполифосфат в качестве нуклеотида и четвертую нуклеотид-специфичную редокс-активную зарядную метку; при этом
первая, вторая, третья и четвертая нуклеотид-специфичные редокс-активные зарядные метки отличаются друг от друга.
16. Способ по п. 15, в котором две из первой, второй, третьей и четвертой нуклеотид-специфичных редокс-активных зарядных меток являются положительно заряженными в измененном состоянии заряда, и где другие две из первой, второй, третьей и четвертой нуклеотид-специфичных редокс-активных зарядных меток являются отрицательно заряженными в измененном состоянии заряда.
17. Способ по любому из пп. 7-16, в котором меченые нуклеотиды находятся в буфере с низким содержанием соли.
18. Способ по любому из пп. 7-17, в котором токопроводящий канал представляет собой канал полевого транзистора.
19. Набор, содержащий:
проточную ячейку, включающую:
токопроводящий канал, имеющий присоединенную к нему связку; и
полимеразу, присоединенную к токопроводящему каналу посредством связки;
нуклеиновую кислоту - матрицу, подлежащую введению в проточную ячейку;
реагенты, подлежащие введению в проточную ячейку, включающие меченые нуклеотиды, при этом по меньшей мере один из меченых нуклеотидов включает:
нуклеотид;
связывающую молекулу, присоединенную к фосфатной группе указанного нуклеотида; и
редокс-активную зарядную метку, присоединенную к связывающей молекуле, причем редокс-активная зарядная метка предлежит окислению или восстановлению посредством токопроводящего канала при удерживании вблизи чувствительной зоны токопроводящего канала; и
детектор для выявления ответа от токопроводящего канала, когда протекает окислительно-восстановительная реакция между редокс-активной зарядной меткой и токопроводящим каналом.
20. Набор по п. 19, в котором редокс-активная зарядная метка выбрана из группы, состоящей из ферроцена, цинк-тетрабензопорфирина, фталоцианина кобальта, трис-(2,2'-бипиримидин)рутения, 4-ферроценилбензилового спирта, 5-(4-гидроксиметилфенил)-10,15,20-тримезитилпорфинато-цинка (II) и редокс-активного каликсарена.
21. Набор по п. 19 или п. 20, в котором:
редокс-активная зарядная метка включает 10 зарядов или менее в неокисленном или невосстановленном состоянии; и
редокс-активная зарядная метка включает от примерно 1 заряда до примерно 100 зарядов в окисленном или восстановленном состоянии.
22. Набор по любому из пп. 19-21, в котором токопроводящий канал представляет собой канал полевого транзистора.