JP2017182102A - 修飾した核酸を用いる情報伝播のシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
次の刊行物は本発明の実施形態を理解または実施する助けとなりうる。それぞれの引用文献は参照によりその全てが本明細書に組み込まれる。
Claims (21)
- 核酸に基づく分子コンピューティングシステムを改善する方法であって、
(A)(i)不完全に塩基対合した二重鎖ドメインを含む核酸構造、(ii)前記核酸構造とハイブリダイゼーション条件下で結合することができて、その結果、前記核酸構造が前記二重鎖ドメインに関わる分枝転位反応によってエネルギー状態の遷移を受ける、少なくとも1つのポリヌクレオチド置換分子、および(iii)ハイブリダイゼーション条件下での前記核酸構造との結合について前記ポリヌクレオチド置換分子と競合するが、二重鎖ドメインに関わる分枝転位反応を起こすことはできない衝突ポリヌクレオチド分子を含むものであるコンピューティングシステムを特定するステップ;次いで
(B)場合によっては、前記置換分子および前記核酸構造、それぞれ、の少なくとも1つを再形成して、天然ヌクレオシドを含みかつ前記置換分子または前記核酸構造と同じ配列内容を有する第1参照分子と比較して化学修飾を組み入れるステップであって、前記修飾が、前記置換分子または前記核酸構造と前記第1参照分子の間の第1参照結合のそれと異なるハイブリダイゼーション自由エネルギーを有する前記置換分子と前記核酸構造の結合を引き起こし、その結果、前記第1参照結合と比較して前記分枝転位反応が促進される前記ステップ;ならびに/あるいは
(C)場合によっては、前記衝突分子および前記核酸構造、それぞれ、の少なくとも1つを再形成して、天然ヌクレオシドを含みかつ前記衝突分子または前記核酸構造と同じ配列内容を有する第2参照分子と比較して化学修飾を組み入れるステップであって、前記修飾が、前記衝突分子または前記核酸構造と前記第2参照分子の間の第2参照結合のそれと異なるハイブリダイゼーション自由エネルギーを有する前記衝突分子と前記核酸構造の結合を引き起こし、その結果、前記第2参照結合と比較して前記衝突分子の結合が妨げられる前記ステップを含むものである、前記方法。 - 前記置換分子による前記核酸構造の結合が、前記化学修飾の効果により、第1参照結合反応が有するより低いハイブリダイゼーション自由エネルギーを有するものである、生産反応の確率の増加により前記分枝転位反応を促進する、請求項1に記載の方法。
- 前記衝突分子による前記核酸構造の結合が、前記化学修飾の効果により、第2参照結合反応が有するより高いハイブリダイゼーション自由エネルギーを有するものである非生産反応の確率の低下により前記分枝転位反応を促進する、請求項1に記載の方法。
- 前記核酸構造がANDゲート、NOTゲート、ORゲート、NANDゲート、NORゲート、XORゲート、およびXNORゲートからなる群より選択される、酵素を使わない核酸論理ゲートの部分である、請求項1記載の方法。
- 前記化学修飾が(i)前記ヌクレオシドの糖-ホスホジエステル主鎖をシュードペプチド主鎖で置き換えるステップ、(ii)前記ヌクレオシドの糖部分を修飾するステップ、および(iii)前記ヌクレオシドの少なくとも1つの窒素塩基を類似体に置き換えるステップから成る群より選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記化学修飾が前記ヌクレオシドの糖-ホスホジエステル主鎖をシュード-ペプチド主鎖に置き換えてその中にグアニジニウム官能基を組み入れるステップを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記化学修飾が前記ヌクレオシドの少なくとも1つの窒素塩基を3環シトシン類似体に置き換えるステップを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記化学修飾がヘテロ原子を前記糖部分の2'位に導入するステップを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記分枝転位反応がトウホールドの介在する鎖置換を含む、請求項1に記載の方法。
- 情報を伝播するための核酸に基づく系であって、
(A)不完全に塩基対合した二重鎖ドメインを含む核酸構造;
(B)ハイブリダイゼーション条件下で前記核酸構造との結合をもたらし、その結果、前記核酸構造が前記二重鎖ドメインに関わる分枝転位反応によってエネルギー状態の遷移を受ける、少なくとも1つのポリヌクレオチド置換分子;および
(C)ハイブリダイゼーション条件下で前記核酸構造と結合することができ、その結果、前記核酸構造と前記衝突分子が結合しそしてポリヌクレオチド置換分子の結合を阻止する、少なくとも1つのポリヌクレオチド衝突分子を含むものであり、
ここで、場合によっては、前記置換分子および前記核酸構造の少なくとも1つは、それぞれ、天然ヌクレオシドを含みかつ前記置換分子または前記核酸構造と同じ配列内容を有する参照分子と比較して化学修飾を有し、
ここで、前記修飾は前記置換分子または前記核酸構造と参照分子の間の参照結合のそれと異なるハイブリダイゼーション自由エネルギーを有する前記結合を引き起し、その結果、前記分枝転位反応が前記参照結合と比較して促進され、
および/または
ここで、場合によっては、前記衝突分子および前記核酸構造の少なくとも1つは、それぞれ、天然ヌクレオシドを含みかつ前記置換分子または前記核酸構造と同じ配列内容を有する参照分子と比較して化学修飾を有し、
ここで、前記修飾は前記置換分子または前記核酸構造と参照分子の間の参照結合のそれと異なるハイブリダイゼーション自由エネルギーを有する前記結合を引き起し、その結果、前記衝突分子の結合は前記参照結合と比較して妨げられるものである、前記核酸に基づく系。 - 前記核酸構造はANDゲート、NOTゲート、ORゲート、NANDゲート、NORゲート、XORゲート、およびXNORゲートからなる群より選択される、酵素を使わない核酸論理ゲートの部分である、請求項10に記載の系。
- 前記系が複数の、酵素を使わない核酸論理ゲートからなる1以上の回路を含む、請求項11に記載の系。
- 前記化学修飾が(i)前記ヌクレオシドの糖-ホスホジエステル主鎖をシュードペプチド主鎖に置き換えること、(ii)前記ヌクレオシドの糖部分を修飾すること、および(iii)前記ヌクレオシドの少なくとも1つの窒素塩基を類似体に置き換えることから成る群より選択される、請求項10に記載の系。
- 前記化学修飾が前記ヌクレオシドの糖-ホスホジエステル主鎖をシュード-ペプチド主鎖と置き換えてその中にグアニジニウム官能基を組み入れることを含む、請求項13に記載の系。
- 前記化学修飾が前記ヌクレオシドの少なくとも1つの窒素塩基を3環シトシン類似体に置き換えることを含む、請求項14に記載の系。
- 前記化学修飾が、ヘテロ原子を前記糖部分の2'位に導入することを含む、請求項14に記載の系。
- 前記分枝転位反応がトウホールドの介在する鎖置換を含む、請求項10に記載の系。
- 第1分子、および第1分子と結合するように形成された第2分子を含む、情報を伝播する系であって、
(A)場合によっては、第1分子または第2分子の少なくとも1つが、それぞれ、第1分子または第2分子と同じ配列内容を有する参照分子と比較して化学修飾を有し、そして
(B)前記修飾が参照分子と第1または第2分子との間の参照結合のそれと異なる自由エネルギーを有する前記結合を引き起こし、その結果、(i)生産的結合の確率の上昇;および(ii)非生産的結合の確率の低下のうちの少なくとも1つが実現される前記系。 - 生産的結合は情報を伝達する結合を含み、そして非生産的結合は情報を伝播しない結合を含む、請求項18に記載の系。
- 修飾の結果としての自由エネルギー差は生産的結合を減少し、そして非生産的結合を増加する、請求項18に記載の系。
- 第1および第2分子は翻訳器として形成された不完全な塩基対合二重鎖ドメインおよび入力分子として形成された核酸の一本鎖を含むものである、請求項18に記載の系。
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