СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДИФИЦИРОВАННЫХ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

1. Способ улучшения системы молекулярных вычислений, основанной на нуклеиновых кислотах, включающий
(A) идентификацию вычислительной системы, состоящей из (i) структуры из нуклеиновой кислоты, которая включает дуплексный домен с неполным спариванием оснований, (ii) по меньшей мере, одной полинуклеотидной молекулы перестановки, которая может связываться с указанной структурой из нуклеиновой кислоты в условиях гибридизации таким образом, что структура из нуклеиновой кислоты подвергается переходу в другое энергетическое состояние из-за реакции миграции ветви, в которую вовлечен указанный дуплексный домен, и (iii) полинуклеотидной молекулы столкновения, которая конкурирует с указанной полинуклеотидной молекулой перестановки за связывание с указанной структурой из нуклеиновой кислоты в указанных условиях, но которая не может привести к реакции миграции ветви, в которую вовлечен указанный дуплексный домен; затем
(B) изменение конфигурации, по меньшей мере, одной молекулы из указанной молекулы перестановки и указанной структуры из нуклеиновой кислоты, соответственно, с целью внедрения химической модификации по отношению к первой референсной молекуле, которая содержит природные нуклеозиды и имеет тот же состав последовательности, что и указанная молекула перестановки или указанная структура из нуклеиновой кислоты, в зависимости от конкретной ситуации,
где указанная модификация приводит к тому, что связь указанной молекулы перестановки и указанной структуры из нуклеиновой кислоты имеет свободную энергию гибридизации, отличающуюся от энергии первого референсного связывания между указанной молекулой перестановки или указанной структурой из нуклеиновой кислоты и первой референсной молекулой, что больше способствует реакции миграции ветви по сравнению с указанным первым референсным связыванием; и/или
(C) изменение конфигурации, по меньшей мере, одной молекулы из указанной полинуклеотидной молекулы столкновения и указанной структуры из нуклеиновой кислоты, соответственно, с целью внедрения химической модификации по отношению ко второй референсной молекуле, которая содержит природные нуклеозиды и имеет тот же состав последовательности, что и указанная молекула столкновения или указанная структура из нуклеиновой кислоты, в зависимости от конкретной ситуации,
где указанная модификация приводит к тому, что связь указанной молекулы столкновения и указанной структуры из нуклеиновой кислоты имеет свободную энергию гибридизации, отличающуюся от энергии второго референсного связывания между указанной молекулой столкновения или указанной структурой из нуклеиновой кислоты и указанной второй референсной молекулой, в результате чего связывание указанной молекулы столкновения затрудняется по сравнению с указанным вторым референсным связыванием.
2. Способ по п. 1, в котором указанной реакции миграции ветви способствует:
увеличение вероятности продуктивных реакций, в которых связывание указанной структуры из нуклеиновой кислоты указанной молекулой перестановки имеет, благодаря указанной химической модификации, более низкую энергию гибридизации, чем первая референсная реакция связывания; или
3. Способ по п. 1, в котором указанной реакции миграции ветви способствует:
уменьшение вероятности непродуктивных реакций, в которых связывание указанной структуры из нуклеиновой кислоты указанной молекулой столкновения имеет, благодаря указанной химической модификации, более высокую энергию гибридизации, чем вторая референсная реакция связывания.
4. Способ по п. 1, в котором указанная структура из нуклеиновой кислоты является частью не содержащего ферменты логического элемента на нуклеиновых кислотах, выбираемого из группы, состоящей из элемента AND, элемента NOT, элемента OR, элемента NAND, элемента NOR, элемента XOR и элемента XNOR.
5. Способ по п. 1, в котором указанная химическая модификация выбирается из группы, состоящей из (i) замены сахаро-фосфодиэфирного остова указанных нуклеозидов на псевдопептидный остов, (ii) модификации сахарной составляющей указанных нуклеозидов и (iii) замены азотистого основания его аналогом, по меньшей мере, в одном из указанных нуклеозидов.
6. Способ по п. 5, в котором указанная химическая модификация включает замену сахаро-фосфодиэфирного остова указанных нуклеозидов на псевдопептидный остов, в который встроена функциональная группа гуанидиния.
7. Способ по п. 5, в котором указанная химическая модификация включает замену азотистого основания на трициклический аналог цитозина, по меньшей мере, в одном из указанных нуклеозидов.
8. Способ по п. 5, в котором указанная химическая модификация включает введение гетероатома в 2'-позицию указанной сахарной составляющей.
9. Способ по п. 1, в котором которой указанная реакция миграции ветви включает опосредованную референсной точкой перестановку нити.
10. Основанная на нуклеиновых кислотах система для распространения информации, включающая:
(A) структуру из нуклеиновой кислоты, которая включает в себя дуплексный домен с неполным спариванием оснований;
(B) по меньшей мере, одну полинуклеотидную молекулу перестановки для осуществления связывания с указанной структурой из нуклеиновой кислоты в условиях гибридизации таким образом, что указанная структура из нуклеиновой кислоты подвергается переходу в другое энергетическое состояние из-за реакции миграции ветви, в которую вовлечен указанный дуплексный домен;
(C) по меньшей мере, одну полинуклеотидную молекулу столкновения, способную связываться с указанной структурой из нуклеиновой кислоты в условиях гибридизации таким образом, что такая указанная структура из нуклеиновой кислоты и указанная молекула столкновения связываются и предотвращается связывание полинуклеотидной молекулы перестановки,
где, по меньшей мере, одна молекула из указанной молекулы перестановки и указанной структуры из нуклеиновой кислоты, соответственно, имеет химическую модификацию по отношению к референсной молекуле, которая содержит природные нуклеозиды и имеет тот же состав последовательности, что и указанная молекула перестановки или указанная структура из нуклеиновой кислоты, в зависимости от конкретной ситуации,
где указанная модификация приводит к тому, что указанная связь имеет свободную энергию гибридизации, отличающуюся от энергии референсного связывания между указанной молекулой перестановки или указанной структурой из нуклеиновой кислоты и референсной молекулой, что больше способствует указанной реакции миграции ветви по сравнению с указанным референсным связыванием,
и/или
где, по меньшей мере, одна молекула из указанной молекулы столкновения и указанной структуры из нуклеиновой кислоты, соответственно, имеет химическую модификацию по отношению к референсной молекуле, которая содержит природные нуклеозиды и имеет тот же состав последовательности, что и указанная молекула перестановки или указанная структура из нуклеиновой кислоты, в зависимости от конкретной ситуации,
где указанная модификация приводит к тому, что указанная связь имеет свободную энергию гибридизации, отличающуюся от энергии референсного связывания между указанной молекулой перестановки или указанной структурой из нуклеиновой кислоты и референсной молекулой, в результате чего связывание указанной молекулы столкновения затрудняется по сравнению указанным референсным связыванием.
11. Система по п. 10, в которой указанная структура из нуклеиновой кислоты является частью не содержащего ферменты логического элемента на нуклеиновых кислотах, выбираемого из группы, состоящей из элемента AND, элемента NOT, элемента OR, элемента NAND, элемента NOR, элемента XOR и элемента XNOR.
12. Система по п. 11, где указанная система включает одну или более схем, состоящих из множества не содержащих ферменты логических элементов на нуклеиновых кислотах.
13. Система по п. 10, в которой указанная химическая модификация выбирается из группы, состоящей из (i) замены сахаро-фосфодиэфирного остова указанных нуклеозидов на псевдопептидный остов, (ii) модификации сахарной составляющей указанных нуклеозидов и (iii) замены азотистого основания его аналогом, по меньшей мере, в одном из указанных нуклеозидов.
14. Система по п. 13, в которой указанная химическая модификация включает замену сахаро-фосфодиэфирного остова указанных нуклеозидов на псевдопептидный остов, в который встроена функциональная группа гуанидиния.
15. Система по п. 14, в которой указанная химическая модификация включает замену азотистого основания на трициклический аналог цитозина, по меньшей мере, в одном из указанных нуклеозидов.
16. Система по п. 14, в которой указанная химическая модификация включает введение гетероатома в 2'-позицию указанной сахарной составляющей.
17. Система по п. 10, в которой указанная реакция миграции ветви включает в себя опосредованную референсной точкой перестановку нити.
18. Система для распространения информации, где система включает первую молекулу и вторую молекулу, сконфигурированную для связывания с первой молекулой, где
(A) по меньшей мере, одна молекула из первой молекулы и второй молекулы, соответственно, имеет химическую модификацию относительно референсной молекулы, которая имеет тот же состав последовательности, что и первая молекула или вторая молекула, в зависимости от конкретной ситуации, и
(B) модификация приводит к тому, что указанная связь имеет свободную энергию гибридизации, отличающуюся от энергии референсного связывания между референсной молекулой и первой или второй молекулой, в результате чего в системе реализуется, по меньшей мере, одно из следующего: (i) вероятность продуктивного связывания повышается или (ii) вероятность непродуктивного связывания снижается.
19. Система по п. 18, в которой продуктивное связывание включает связывание, которое распространяет информацию, и в которой непродуктивное связывание включает в себя связывание, которое не распространяет информацию.
20. Система по п. 18, в которой разность свободных энергий в результате модификации уменьшается для продуктивного связывания и увеличивается для непродуктивного связывания.
21. Система по п. 18, в которой первая и вторая молекулы включают дуплексный домен с неполным спариванием оснований, сконфигурированный как преобразователь, и однонитевой фрагмент нуклеиновых кислот, сконфигурированный как входная молекула.