Молекулярное вычислительное устройство на основе существенно-некомплементарных одноцепочечных нуклеиновых кислот с низкой аффинностью друг к другу (варианты)

1. Молекулярное вычислительное устройство, включающее в себя, по крайней мере, набор одноцепочечных нуклеиновых кислот,
и для которого:
численной мерой входных сигналов являются меры, связанные с входными молекулами,
численной мерой выходных сигналов являются меры, связанные с выходными молекулами,
входные сигналы трансформируются в выходные сигналы в результате взаимодействий между входными молекулами, упомянутыми одноцепочечными нуклеиновыми кислотами упомянутого набора, и выходными молекулами,
отличающееся тем, что упомянутые одноцепочечные нуклеиновые кислоты упомянутого набора имеют низкую аффинность взаимодействия между собой такую, что не менее 0.1% количества каждой из них существует в свободной молекулярной форме, а не входит в состав комплексов с другими молекулами.
2. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, в котором упомянутыми выходными молекулами являются одноцепочечными нуклеиновыми кислотами.
3. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, в котором упомянутыми выходными молекулами являются одноцепочечными нуклеиновыми кислотами упомянутого набора.
4. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, в котором упомянутыми выходными молекулами являются мРНК.
5. Молекулярное вычислительное устройство по п. 4, в котором упомянутая мера выходного сигнала связана с уровнем экспрессии гена, кодируемой упомянутой мРНК.
6. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, в котором упомянутыми выходными молекулами являются белки.
7. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, в котором упомянутыми входными молекулами являются одноцепочечными нуклеиновыми кислотами.
8. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, в котором упомянутыми входными молекулами являются одноцепочечными нуклеиновыми кислотами упомянутого набора.
9. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, в котором упомянутыми входными молекулами являются мРНК.
10. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, в котором упомянутыми входными молекулами являются белки.
11. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, в котором упомянутые нуклеиновые кислоты упомянутого набора являются ДНК.
12. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, в котором упомянутые нуклеиновые кислоты упомянутого набора являются РНК.
13. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, в котором упомянутые нуклеиновые кислоты упомянутого набора являются олигонуклеотидами.
14. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, в котором численная мера входного сигнала соотносится с тотальной концентрацией входной молекулы.
15. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, в котором численная мера входного сигнала соотносится с тотальной массой входной молекулы.
16. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, в котором численная мера выходного сигнала соотносится с тотальной концентрацией выходной молекулы в свободной молекулярной форме.
17. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, в котором численная мера выходного сигнала соотносится с массой выходной молекулы в свободной молекулярной форме.
18. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, в котором численная мера выходного сигнала соотносится с концентрацией комплекса, образованного выходной молекулой с нуклеиновыми кислотами упомянутого набора.
19. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, в котором численная мера выходного сигнала соотносится с концентрацией комплексов, образованных выходными молекулами с нуклеиновыми кислотами упомянутого набора.
20. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, в котором упомянутая мера выходного сигнала является уровнем экспрессии гена, кодируемого одноцепочечной нуклеиновой кислотой упомянутого набора, являющейся выходной молекулой.
21. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, в котором упомянутая численная мера выходного сигнала классифицируется как булевое значение «0/1» в результате сравнения с пороговым значением: если сигнал меньше порогового значение, тогда выход равен 0, если больше порогового значения, тогда выход равен 1.
22. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, в котором трансформация входных сигналов в выходные сигналы происходит в результате смещения равновесия комплексообразования между входными молекулами, упомянутыми одноцепочечными нуклеиновыми кислотами упомянутого набора и выходными молекулами, в результате чего меняется упомянутая численная мера выходных сигналов.
23. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутые одноцепочечные нуклеиновые кислоты упомянутого набора имеют низкую аффинность взаимодействия между собой такую, что не менее 0.2% количества каждой из них существует в свободной молекулярной форме, а не входит в состав комплексов с другими молекулами.
24. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутые одноцепочечные нуклеиновые кислоты упомянутого набора имеют низкую аффинность взаимодействия между собой такую, что не менее 1% количества каждой из них существует в свободной молекулярной форме, а не входит в состав комплексов с другими молекулами.
25. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутые одноцепочечные нуклеиновые кислоты упомянутого набора имеют низкую аффинность взаимодействия между собой такую, что не менее 5% количества каждой из них существует в свободной молекулярной форме, а не входит в состав комплексов с другими молекулами.
26. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, которое трансформирует двоичные входные сигналы в выходные согласно функции булевой алгебры.
27. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, которое трансформирует непрерывный входной сигнал в непрерывный выходной сигнал согласно правилу элементарной алгебры.
28. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1,
в котором входной сигнал преобразуется в выходной согласно правилу логического ДА,
и которое состоит из:
выходного олигонуклеотида,
входного олигонуклеотида, причем его присутствие соответствует логическому входу равному 1, а отсутствие соответствует логическому входу равному 0,
обрабатывающего олигонуклеотида,
причем,
обрабатывающий олигонуклеотид связывается с выходным олигонуклеотидом в отсутствии других олигонуклеотидов так, что не менее 0.1% и не более 50% обрабатывающего олигонуклеотида и не менее 0.1% и не более 50% выходного олигонуклеотида находится в свободной молекулярной форме,
для входного олигонуклеотида: обрабатывающий олигонуклеотид связывается с ним в отсутствии других олигонуклеотидов так, что не менее 0.1% и не более 50% обрабатывающего олигонуклеотида и не менее 0.1% и не более 50% упомянутого входного олигонуклеотида находится в свободной молекулярной форме,
для входного олигонуклеотида: выходной олигонуклеотид связывается с ним в отсутствии других олигонуклеотидов так, что не менее 90% обрабатывающего олигонуклеотида и не менее 90% упомянутого входного олигонуклеотида находится в свободной молекулярной форме,
при этом,
результат вычисления считывают после добавления входных олигонуклеотидов в раствор, содержащий выходной и обрабатывающий нуклеотиды, как количество выходного олигонуклеотида в свободной молекулярной форме.
29. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1,
в котором входной сигнал преобразуется в выходной согласно правилу логического НЕ,
и которое состоит из:
выходного олигонуклеотида,
входного олигонуклеотида, причем его присутствие соответствует логическому входу равному 1, а отсутствие соответствует логическому входу равному 0,
обрабатывающего олигонуклеотида А,
обрабатывающего олигонуклеотида В,
причем,
обрабатывающий олигонуклеотид А связывается с выходным олигонуклеотидом в отсутствии других олигонуклеотидов так, что не менее 0.1% и не более 50% обрабатывающего олигонуклеотида и не менее 0.1% и не более 50% выходного олигонуклеотида находится в свободной молекулярной форме,
обрабатывающий олигонуклеотид В связывается с обрабатывающим олигонуклеотидом А в отсутствии других олигонуклеотидов так, что не менее 0.1% и не более 50% обрабатывающего олигонуклеотида А и не менее 0.1% и не более 50% обрабатывающего олигонуклеотида В находится в свободной молекулярной форме,
для входного олигонуклеотида: обрабатывающий олигонуклеотид В связывается с ним в отсутствии других олигонуклеотидов так, что не менее 0.1% и не более 50% обрабатывающего олигонуклеотида В и не менее 0.1% и не более 50% упомянутого входного олигонуклеотида находится в свободной молекулярной форме,
для входного олигонуклеотида: выходной олигонуклеотид связывается с ним в отсутствии других олигонуклеотидов так, что не менее 90% обрабатывающего олигонуклеотида и не менее 90% упомянутого входного олигонуклеотида находится в свободной молекулярной форме,
для входного олигонуклеотида: обрабатывающий олигонуклеотид А связывается с ним в отсутствии других олигонуклеотидов так, что не менее 90% обрабатывающего олигонуклеотида А и не менее 90% упомянутого входного олигонуклеотида находится в свободной молекулярной форме,
для обрабатывающего олигонуклеотида В: выходной олигонуклеотид связывается с ним в отсутствии других олигонуклеотидов так, что не менее 90% обрабатывающего олигонуклеотида В и не менее 90% упомянутого выходного олигонуклеотида находится в свободной молекулярной форме,
при этом,
результат вычисления считывают после добавления входных олигонуклеотидов в раствор, содержащий выходной и обрабатывающий нуклеотиды, как количество выходного олигонуклеотида в свободной молекулярной форме.
30. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1,
в котором входной сигнал преобразуется в выходной согласно правилу логического ИЛИ,
и которое состоит из:
выходного олигонуклеотида,
входных олигонуклеотидов, причем присутствие каждого из которых соответствует логическому входу равному 1, а отсутствие соответствует логическому входу равному 0,
обрабатывающего олигонуклеотида,
причем,
обрабатывающий олигонуклеотид связывается с выходным олигонуклеотидом в отсутствии других олигонуклеотидов так, что не менее 0.1% и не более 50% обрабатывающего олигонуклеотида и не менее 0.1% и не более 50% выходного олигонуклеотида находится в свободной молекулярной форме,
для каждого входного олигонуклеотида: обрабатывающий олигонуклеотид связывается с ним в отсутствии других олигонуклеотидов так, что не менее 0.1% и не более 50% обрабатывающего олигонуклеотида и не менее 0.1% и не более 50% упомянутого входного олигонуклеотида находится в свободной молекулярной форме,
для каждого входного олигонуклеотида: выходной олигонуклеотид связывается с ним в отсутствии других олигонуклеотидов так, что не менее 90% обрабатывающего олигонуклеотида и не менее 90% упомянутого входного олигонуклеотида находится в свободной молекулярной форме,
для каждого входного олигонуклеотида: каждый из остальных входных олигонуклеотидов связывается с ним в отсутствии других олигонуклеотидов так, что не менее 90% каждого из этих двух олигонуклеотидов находится в свободной молекулярной форме,
при этом,
результат вычисления считывают после добавления входных олигонуклеотидов в раствор, содержащий выходной и обрабатывающий нуклеотиды, как количество выходного олигонуклеотида в свободной молекулярной форме.
31. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1,
в котором входной сигнал преобразуется в выходной согласно правилу логического И,
и которое состоит из:
выходного олигонуклеотида,
входных олигонуклеотидов, причем присутствие каждого из которых соответствует логическому входу равному 1, а отсутствие соответствует логическому входу равному 0,
обрабатывающих олигонуклеотидов, каждый из которых соответствует одному и только одному входному олигонуклеотиду,
причем,
каждый обрабатывающий олигонуклеотид связывается с выходным олигонуклеотидом в отсутствии других олигонуклеотидов так, что не менее 0.1% и не более 50% обрабатывающего олигонуклеотида и не менее 0.1% и не более 50% выходного олигонуклеотида находится в свободной молекулярной форме,
для каждого входного олигонуклеотида: соответствующий ему обрабатывающий олигонуклеотид связывается с ним в отсутствии других олигонуклеотидов так, что не менее 0.1% и не более 50% обрабатывающего олигонуклеотида и не менее 0.1% и не более 50% упомянутого входного олигонуклеотида находится в свободной молекулярной форме,
для каждого входного олигонуклеотида: выходной олигонуклеотид связывается с ним в отсутствии других олигонуклеотидов так, что не менее 90% обрабатывающего олигонуклеотида и не менее 90% упомянутого входного олигонуклеотида находится в свободной молекулярной форме,
для каждого входного олигонуклеотида: каждый из остальных входных олигонуклеотидов связывается с ним в отсутствии других олигонуклеотидов так, что не менее 90% каждого из этих двух олигонуклеотидов находится в свободной молекулярной форме,
при этом,
результат вычисления считывают после добавления входных олигонуклеотидов в раствор, содержащий выходной и обрабатывающий нуклеотиды, как количество выходного олигонуклеотида в свободной молекулярной форме.
32. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1,
в котором входной сигнал преобразуется в выходной согласно функции булевой алгебры F,
и которое функционирует за счет комбинации молекулярных вычислительных устройств по пп. 28-31, реализующих соответствующие функций ДА, НЕ, И, ИЛИ,
в котором ставят в соответствие выходные олигонуклеотиды одних молекулярных вычислительных устройств упомянутой комбинации входным олигонуклеотидам других молекулярных вычислительных устройств упомянутой комбинации согласно разложению функции F по полной системе функций ДА, НЕ, И, ИЛИ.
33. Молекулярное вычислительное устройство по п. 32,
в котором смешивают все упомянутые олигонуклеотиды упомянутой комбинации молекулярных вычислительных устройств в одном растворе,
при этом результат вычисления считывают после добавления в упомянутый раствор входных олигонуклеотидов, которые соответствуют аргументам упомянутой функции F, как количество выходного олигонуклеотида, который соответствует внешней функции для функции F, в свободной молекулярной форме.
34. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, в котором входные сигналы преобразуется в выходной сигнал согласно функции с непрерывно меняющимися аргументами.
35. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1,
в котором входной сигнал X преобразуется в выходной сигнал Y согласно функции Y=F(x. с непрерывно меняющимся аргументом X,
и которое состоит из:
выходного олигонуклеотида,
входного олигонуклеотида, причем его тотальная концентрация соответствует значению X,
обрабатывающих олигонуклеотидов,
причем,
обрабатывающие олигонуклеотиды связываются с выходным олигонуклеотидом в отсутствии других олигонуклеотидов так, что не менее 0.1% и не более 90% выходного олигонуклеотида находится в свободной молекулярной форме,
обрабатывающие олигонуклеотиды связываются с входным олигонуклеотидом в отсутствии других олигонуклеотидов так, что не менее 0.1% и не более 90% входного олигонуклеотида находится в свободной молекулярной форме,
при этом,
результату вычисления Y ставят в соответствие количество выходного олигонуклеотида в свободной молекулярной форме.
36. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, которое производит вычисление не дольше, чем за 1 час.
37. Молекулярное вычислительное устройство по п. 1, которое производит вычисление не дольше, чем за 5 мин.
38. Молекулярное вычислительное устройство, включающее в себя, по крайней мере, набор одноцепочечных нуклеиновых кислот,
и для которого:
численной мерой входных сигналов являются меры, связанные с входными молекулами,
численной мерой выходных сигналов являются меры, связанные с выходными молекулами,
входные сигналы трансформируются в выходные сигналы в результате взаимодействий между входными молекулами, упомянутыми одноцепочечными нуклеиновыми кислотами упомянутого набора, и выходными молекулами,
причем, тотальная концентрация каждой упомянутой одноцепочечной нуклеиновой кислоты превышает значение константы диссоциации комплексов, образованных данной одноцепочечной нуклеиновой кислотой и другими одноцепочечными нуклеиновыми кислотами упомянутого набора не более чем в 100000 раз.
39. Молекулярное вычислительное устройство по п. 38, в котором тотальная концентрация каждой упомянутой одноцепочечной нуклеиновой кислоты превышает значение константы диссоциации комплексов, образованных данной одноцепочечной нуклеиновой кислотой и другими одноцепочечными нуклеиновыми кислотами упомянутого набора не более чем в 10000 раз.
40. Молекулярное вычислительное устройство по п. 38, в котором тотальная концентрация каждой упомянутой одноцепочечной нуклеиновой кислоты превышает значение константы диссоциации комплексов, образованных данной одноцепочечной нуклеиновой кислотой и другими одноцепочечными нуклеиновыми кислотами упомянутого набора не более чем в 1000 раз.
41. Молекулярное вычислительное устройство по п. 38, в котором тотальная концентрация каждой упомянутой одноцепочечной нуклеиновой кислоты превышает значение константы диссоциации комплексов, образованных данной одноцепочечной нуклеиновой кислотой и другими одноцепочечными нуклеиновыми кислотами упомянутого набора не более чем в 100 раз.
42. Молекулярное вычислительное устройство по п. 38, в котором тотальная концентрация каждой упомянутой одноцепочечной нуклеиновой кислоты превышает значение константы диссоциации комплексов, образованных данной одноцепочечной нуклеиновой кислотой и другими одноцепочечными нуклеиновыми кислотами упомянутого набора не более, чем в 10 раз.
43. Молекулярное вычислительное устройство, включающее в себя, по крайней мере, набор одноцепочечных нуклеиновых кислот,
и для которого:
численной мерой входных сигналов являются меры, связанные с входными молекулами,
численной мерой выходных сигналов являются меры, связанные с выходными молекулами,
входные сигналы трансформируются в выходные сигналы в результате взаимодействий между входными молекулами, упомянутыми одноцепочечными нуклеиновыми кислотами упомянутого набора, и выходными молекулами,
отличающееся тем, что упомянутые взаимодействия между одноцепочечными нуклеиновыми кислотами упомянутого набора являются обратимым связыванием не полностью комплементарных между одноцепочечными нуклеиновыми кислотами упомянутого набора,
причем таких, что для любых двух одноцепочечных нуклеиновых кислот упомянутого набора, длина наиболее протяженного связного участка их взаимной комплементарности не превышает 10 оснований.
44. Молекулярное вычислительное устройство по п. 43, в котором для любых двух одноцепочечных нуклеиновых кислот упомянутого набора, длина наиболее протяженного связного участка их взаимной комплементарности не превышает 9 оснований.
45. Молекулярное вычислительное устройство по п. 43, в котором для любых двух одноцепочечных нуклеиновых кислот упомянутого набора, длина наиболее протяженного связного участка их взаимной комплементарности не превышает 8 оснований.
46. Молекулярное вычислительное устройство по п. 43, в котором для любых двух одноцепочечных нуклеиновых кислот упомянутого набора, длина наиболее протяженного связного участка их взаимной комплементарности не превышает 7 оснований.
47. Молекулярное вычислительное устройство по п. 43, в котором для любых двух одноцепочечных нуклеиновых кислот упомянутого набора, длина наиболее протяженного связного участка их взаимной комплементарности не превышает 6 оснований.
48. Молекулярное вычислительное устройство по п. 43, в котором для любых двух одноцепочечных нуклеиновых кислот упомянутого набора, длина наиболее протяженного связного участка их взаимной комплементарности не превышает 5 оснований.
49. Способ проведения вычислений с помощью молекулярного вычислительного устройства по пп. 1-48, включающий в себя следующие шаги:
выбор упомянутого набора одноцепочечных нуклеиновых кислот,
смешение упомянутого набора с упомянутыми входными молекулами и упомянутыми выходными молекулами, если они не являются частью упомянутого набора,
инкубация смеси для обеспечения взаимодействий между входными молекулами, упомянутыми одноцепочечными нуклеиновыми кислотами упомянутого набора и упомянутыми выходными молекулами и трансформации входных сигналов в выходные в результате упомянутых взаимодействий,
регистрация упомянутого выходного сигнала.
50. Фармацевтические формуляции, содержащие молекулярные вычислительные устройства по пп. 1, 38, 43, предназначенные для регуляции экспрессии гена.
51. Фармацевтические формуляции, содержащие молекулярные вычислительные устройства по пп. 1, 38, 43, предназначенные для регуляции экспрессии гена в терапевтических целях.