СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЗАВИСЯЩЕГО ОТ ВРАЩЕНИЯ ТРАНСКРИПЦИОННОГО СЕКВЕНИРОВАНИЯ

1. Способ определения последовательности представляет интерес молекулы нуклеиновой кислоты, включающий:
предоставление твердого субстрата, на котором иммобилизована РНК-полимераза;
приведение РНК-полимеразы в контакт с представляющей интерес молекулой нуклеиновой кислоты в первых условиях секвенирования, причем представляющая интерес молекула нуклеиновой кислоты содержит вращающуюся метку, причем первые условия секвенирования включают присутствие четырех нуклеозидтрифосфатов, где первый нуклеозидтрифосфат из четырех нуклеозидтрифосфатов присутствует в скорость-лимитирующем количестве;
детектирование характера вращения вращающейся метки в первых условиях секвенирования; и
определение информации о местоположении первого нуклеозидтрифосфата вдоль представляющей интерес молекулы нуклеиновой кислоты на основании изменения в характере вращения.
2. Способ по п. 1, в котором твердый субстрат представляет собой стекло.
3. Способ по п. 1, в котором РНК-полимераза представляет собой РНК-полимеразу бактериофага.
4. Способ по по п. 3, в котором РНК-полимераза бактериофага представляет собой РНК-полимеразу T7.
5. Способ по по п. 3, в котором РНК-полимераза бактериофага представляет собой РНК-полимеразу T3.
6. Способ по п. 1, в котором РНК-полимераза представляет собой бактериальную РНК-полимеразу.
7. Способ по п. 6, в котором бактериальная РНК-полимераза представляет собой РНК-полимеразу E. coli.
8. Способ по п. 1, в котором РНК-полимераза иммобилизована на твердой поверхности посредством His-метки.
9. Способ по п. 1, в котором представляющая интерес молекула нуклеиновой кислоты является эукариотической.
10. Способ по п. 1, в котором представляющая интерес молекула нуклеиновой кислоты является двухцепочечной.
11. Способ по п. 1, в котором представляющая интерес молекула нуклеиновой кислоты содержится в биологическом образце.
12. Способ по п. 1, в котором представляющая интерес молекула нуклеиновой кислоты содержит последовательность промотора РНК-полимеразы.
13. Способ по п. 1, в котором вращающаяся метка содержит первую метку и вторую метку.
14. Способ по п. 1, в котором первая метка является магнитной.
15. Способ по п. 1, в котором стадия детектирования включает испускание света на вращающуюся метку.
16. Способ по п. 15, в котором стадия детектирования дополнительно включает наблюдение характера вращения посредством микроскопа.
17. Способ по п. 1, в котором стадия детектирования дополнительно включает фиксацию характера вращения на КМОП или ПЗС.
18. Способ по п. 1, в котором твердый субстрат представляет собой КМОП или ПЗС.
19. Способ по п. 1, в котором стадия детектирования включает фиксацию характера вращения в виде магнитного изображения.
20. Способ по п. 19, в котором магнитное изображение фиксируют на датчике ГМС или матрице MRAM.
21. Способ по п. 1, в котором стадия детектирования включает фиксацию характера вращения в виде электрического поля.
22. Способ по п. 21, в котором изображение фиксируют на датчике RAM.
23. Способ по п. 1, дополнительно включающий прикладывание направленной силы к представляющим интерес молекулам нуклеиновой кислоты.
24. Способ по п. 23, в котором направленную силу получают с помощью магнита.
25. Способ по п. 23, в котором направленную силу получают с помощью потока или давления.
26. Способ по п. 1, дополнительно включающий:
предоставление твердого субстрата, на котором иммобилизована РНК-полимераза;
приведение РНК-полимеразы в контакт с представляющей интерес молекулой нуклеиновой кислоты, содержащей вращающуюся метку, во вторых условиях секвенирования, причем вторые условия секвенирования включают присутствие четырех нуклеозидтрифосфатов, где второй нуклеозидтрифосфат из четырех нуклеозидтрифосфатов присутствует в скорость-лимитирующем количестве;
детектирование характера вращения вращающейся метки во вторых условиях секвенирования; и
определение информации о местоположении второго нуклеозидтрифосфата вдоль представляющей интерес молекулы нуклеиновой кислоты на основании изменения в характере вращения.
27. Способ по п. 26, в котором стадии приведения в контакт и детектирования во вторых условиях секвенирования осуществляют одновременно со стадиями приведения в контакт и детектирования в первых условиях секвенирования.
28. Способ по п. 26, в котором стадии приведения в контакт и детектирования во вторых условиях секвенирования осуществляют одну за другой до или после стадий приведения в контакт и детектирования в первых условиях секвенирования.
29. Способ по п. 26, дополнительно включающий:
предоставление твердого субстрата, на котором иммобилизована РНК-полимераза;
приведение РНК-полимеразы в контакт с представляющей интерес молекулой нуклеиновой кислоты, содержащей вращающуюся метку, в третьих условиях секвенирования, причем третьи условия секвенирования включают присутствие четырех нуклеозидтрифосфатов, где третий нуклеозидтрифосфат из четырех нуклеозидтрифосфатов присутствует в скорость-лимитирующем количестве;
детектирование характера вращения вращающейся метки в третьих условиях секвенирования; и
определение информации о местоположении третьего нуклеозидтрифосфата вдоль представляющей интерес молекулы нуклеиновой кислоты на основании изменения в характере вращения.
30. Способ по п. 29, дополнительно включающий:
определение последовательности представляющей интерес молекулы нуклеиновой кислоты из информации о местоположении первого, второго и третьего нуклеозидтрифосфатов в представляющей интерес молекуле нуклеиновой кислоты.
31. Способ по п. 29, дополнительно включающий:
предоставление твердого субстрата, на котором иммобилизована РНК-полимераза;
приведение РНК-полимеразы в контакт с представляющей интерес молекулой нуклеиновой кислоты, содержащей вращающуюся метку, в четвертых условиях секвенирования, причем четвертые условия секвенирования включают присутствие четырех нуклеозидтрифосфатов, где четвертый нуклеозидтрифосфат из четырех нуклеозидтрифосфатов присутствует в скорость-лимитирующем количестве;
детектирование характера вращения вращающейся метки в четвертых условиях секвенирования; и
определение информации о местоположении четвертого нуклеозидтрифосфата вдоль представляющей интерес молекулы нуклеиновой кислоты на основании изменения в характере вращения.
32. Способ определения последовательности представляющей интерес молекулы нуклеиновой кислоты, включающий:
приведение РНК-полимеразы в контакт с представляющей интерес молекулой нуклеиновой кислоты в условиях секвенирования, причем условия секвенирования включают присутствие по меньшей мере одного нуклеозидтрифосфата, причем упомянутая РНК-полимераза иммобилизована на твердом субстрате, причем представляющая интерес молекула нуклеиновой кислоты содержит вращающуюся метку;
детектирование характера вращения вращающейся метки;
повторение стадий приведения в контакт и детектирования несколько раз; и
определение последовательности представляющей интерес молекулы нуклеиновой кислоты на основании, последовательно, присутствия или отсутствия изменения в характере вращения в присутствии данного по меньшей мере одного нуклеозидтрифосфата.
33. Способ по п. 32, в котором условия секвенирования включают присутствие единственного нуклеозидтрифосфата.
34. Способ по п. 32, в котором условия секвенирования включают присутствие четырех нуклеозидтрифосфатов, где первый нуклеозидтрифосфат из четырех нуклеозидтрифосфатов присутствует в скорость-лимитирующем количестве.
35. Способ определения последовательности представляющей интерес молекулы нуклеиновой кислоты, включающий:
предоставление твердого субстрата, на котором иммобилизованы одна или несколько РНК-полимераз;
приведение в контакт одной или нескольких РНК-полимераз с представляющей интерес молекулой нуклеиновой кислоты в первых условиях секвенирования, причем представляющая интерес молекула нуклеиновой кислоты содержит вращающуюся метку, причем первые условия секвенирования включают присутствие первого из четырех нуклеозидтрифосфатов; и
детектирование в первых условиях секвенирования того, имеет ли место изменение в характере вращения,
причем, если изменение в характере вращения имеет место, данный способ дополнительно включает повторение стадии приведения в контакт и последующих стадий в первых условиях секвенирования,
причем, если изменение в характере вращения не имеет места, данный способ дополнительно включает повторение стадии приведения в контакт и последующих стадий во вторых условиях секвенирования, причем вторые условия секвенирования включают присутствие второго из четырех нуклеозидтрифосфатов,
причем, если изменение в характере вращения имеет место, данный способ дополнительно включает повторение стадии приведения в контакт и последующих стадий в первых условиях секвенирования,
причем, если изменение в характере вращения не имеет места, данный способ дополнительно включает повторение стадии приведения в контакт и последующих стадий в третьих условиях секвенирования, причем третьи условия секвенирования включают присутствие третьего из четырех нуклеозидтрифосфатов,
определение последовательности представляющей интерес молекулы нуклеиновой кислоты на основании, последовательно, появления изменения в характере вращения в первых, вторых или третьих условиях секвенирования.
36. Промышленное изделие, содержащее:
твердый субстрат, на котором иммобилизовано несколько РНК-полимераз.
37. Промышленное изделие по п. 36, в котором твердый субстрат покрыт медью и ПЭГ.
38. Промышленное изделие по п. 36, в котором твердый субстрат покрыт никелем и ПЭГ.
39. Промышленное изделие по п. 36, в котором твердый субстрат покрыт Ni-NTA.
40. Промышленное изделие по п. 36, в котором твердый субстрат представляет собой КМОП или ПЗС.
41. Промышленное изделие по п. 36, дополнительно содержащее вращающуюся метку.
42. Промышленное изделие по п. 41, в котором вращающаяся метка содержит несферическую метку.
43. Промышленное изделие по п. 41, в котором вращающаяся метка содержит сферическую метку, имеющую неоднородную поверхность, которую можно различить оптически.
44. Промышленное изделие по п. 36, дополнительно содержащее последовательности промотора РНК-полимеразы T7.
45. Промышленное изделие по п. 36, дополнительно содержащее биотинилированные последовательности нуклеиновой кислоты связывающего участка.
46. Промышленное изделие по п. 36, дополнительно содержащее один или несколько нуклеозидтрифосфатов.
47. Промышленное изделие по п. 36, дополнительно содержащее инструкции для:
идентификации вращения вращающейся метки относительно оси через магнитную реперную метку;
составления последовательности представляющей интерес молекулы нуклеиновой кислоты на основании вращения и присутствия нуклеозидтрифосфата; или
прикладывания магнитной силы.
48. Промышленное изделие по п. 47, в котором инструкции предлагаются в электронной форме.
49. Устройство для секвенирования по одному основанию представляющих интерес молекул нуклеиновой кислоты, содержащее:
модуль секвенирования, причем модуль секвенирования содержит:
резервуар для помещения твердого субстрата, причем твердый субстрат содержит несколько РНК-полимераз, иммобилизованных на нем;
источник для обеспечения направленной силы, причем направленная сила является достаточной и имеет такое направление, что к представляющим интерес молекулам нуклеиновой кислоты, транскрибируемым несколькими РНК-полимеразами, иммобилизованными на твердой поверхности, прикладывается напряжение; и
источник света для испускания света на вращающуюся метку, связанную с представляющими интерес молекулами нуклеиновой кислоты, транскрибируемыми рядом РНК-полимераз, иммобилизованных на твердой поверхности; и
оптику для детектирования характера вращения вращающейся метки, связанной с представляющими интерес молекулами нуклеиновой кислоты, транскрибируемыми рядом РНК-полимераз, иммобилизованными на твердой поверхности.
50. Устройство по п. 49, дополнительно содержащее компьютерный процессор.
51. Устройство по п. 49, дополнительно содержащее:
микрофлюидику для содержания и переноса реагентов и буферов, участвующих в секвенировании нуклеиновых кислот.
52. Устройство по п. 49, где реагенты выбирают из группы, состоящей из нуклеозидтрифосфатов.
53. Устройство по п. 49, где буфер выбирают из группы, состоящей из промывочного буфера, связывающего фермент буфера и буфера для секвенирования.
54. Устройство по п. 49, где источник для обеспечения направленной силы содержит магнит.
55. Устройство по п. 49, где источник для обеспечения направленной силы содержит поток жидкости.
56. Устройство по п. 49, где оптика содержит микроскоп.
57. Устройство по п. 49, где оптика содержит съемочную камеру.
58. Устройство по п. 49, дополнительно содержащее:
модуль подготовки образца, причем модуль подготовки образца содержит:
резервуар для помещения биологического образца; и
флюидику для содержания и переноса реагентов и буферов, участвующих в выделении и подготовке нуклеиновых кислот для секвенирования.
59. Устройство по п. 58, где реагенты выбирают из группы, состоящей из реагентов для клеточного лизиса и расщепляющих ферментов.
60. Устройство по п. 58, где буфер выбирают из группы, состоящей из лизисного буфера и промывочного буфера.
61. Устройство по п. 58, дополнительно содержащее:
модуль финальной обработки матрицы, причем модуль финальной обработки матрицы содержит:
флюидику для содержания и переноса реагентов и буферов, участвующих в прикреплении последовательностей промотора РНК-полимеразы и вращающихся меток к молекулам нуклеиновой кислоты.
62. Устройство по п. 61, где реагенты выбирают из группы, состоящей из фермента лигазы, связывающей молекулярный мотор последовательности, магнитной метки и связывающего участка.
63. Устройство по п. 61, где буфер выбирают из группы, состоящей из лигазного буфера, связывающего магнитную реперную метку буфера, связывающего вращающуюся метку буфера и связывающего фермент буфера.
64. Способ определения последовательности представляющей интерес молекулы нуклеиновой кислоты, содержащей вращающуюся метку, на основании данных, полученных во время транскрипции представляющей интерес молекулы нуклеиновой кислоты, включающий:
получение первого данного для первого положения представляющей интерес молекулы нуклеиновой кислоты, причем первое данное указывает на присутствие или отсутствие вращения и/или на промежуток времени между оборотами вращающейся метки;
получение второго данного для первого положения представляющей интерес молекулы нуклеиновой кислоты, причем второе данное указывает на присутствие и/или количество одного или нескольких нуклеозидтрифосфатов, доступных во время транскрипции;
получение другого первого данного и другого второго данного для второго положения представляющей интерес молекулы нуклеиновой кислоты;
получение еще одного первого данного и еще одного второго данного для третьего положения представляющей интерес молекулы нуклеиновой кислоты;
повторение стадий получения первого данного и второго данного для четвертого и последующих положений представляющей интерес молекулы нуклеиновой кислоты; и
определение последовательности представляющей интерес молекулы нуклеиновой кислоты на основании первого данного и второго данного, полученных для каждого положения.
65. Способ по п. 64, в котором первое данное и второе данное учитывают как нуклеотид в указанном положении.