[发明专利]旋转性隔离的翻译元件

说明书

本发明提供能够进行逻辑操作的核酸翻译元件，其具有改善的效率、最大化的输出和降低的非靶标效应，特别应用于生物学系统中。本发明还提供了利用这些翻译元件转换信号的方法。

本申请为2015年07月08日进入中国国家阶段、申请号为201480004301.X、申请日为2014年01月16日、发明名称为“旋转性隔离的翻译元件”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2013年1月18日提交的美国临时申请61/754,339号的优先权，并根据35U.S.C.§120要求2013年3月13日提交的美国临时申请13/801,762号的优先权，通过引用将每篇申请的内容整体合并至本文中。

背景技术

以分子来制造纳米级计算机具有很大的发展潜力，部分原因在于这种计算机可很好地解决某些计算问题。特别地，使用生物分子的计算机能够与生物学环境相容，使得它们能够用于复杂疾病的诊断，甚至治疗。

将一种核酸序列翻译成另一种核酸序列的能力基本上使人们能够利用核酸建立逻辑门和网络。这些门和网络通过两个事件驱动，即杂交和链置换，这两者通常是热动力学上有利的，即它们涉及从较高能量状态到较低能量状态的转变。因此，两个事件可在系统内自发进行。

杂交涉及核酸的游离的单链片段。因此，可通过这些游离片段的可获得性来调节核酸网络。

“隔离事件(sequestering event)”允许某些序列有条件地用于网络的其余部分。这些事件赋予了翻译元件(translators)的构造，翻译元件将一个单链核酸序列转化为一个不同的单链核酸序列。这些翻译元件是利用核酸建立基本逻辑算子的基础，这些基本逻辑算子例如是与(AND)、非(NOT)、或(OR)、与非(NAND)、或非(NOR)和异或非(XNOR)。通过这些以及其他逻辑组件，可以建造包括例如放大元件的组件的较大网络。因此，这些翻译事件对于利用核酸的信息处理以及分子计算是重要的。

发明内容

根据本发明的一个方面，本发明提供一种组合物，其包含第一核酸复合物和第二核酸复合物，每一个均包含第一、第二、第三和第四核酸链，每个核酸链按顺序包含第一、第二和第三片段，其中第一复合物的第一、第二、第三和第四链的核酸链分别被定义为B-X-D,和F-Y-C，第二复合物的第一、第二、第三和第四链分别被定义为E-Y-D,F-Z-G,其中每个字母表示一个片段，每个以“-”连接的一串字母表示一个链，并且其中：第一复合物和第二复合物的每一个都包含形成在第一链的第二片段和第二链的第二片段之间的第一双链区(在第一复合物和第二复合物中分别为和)，形成在第三链的第二片段和第四链的第二片段之间的第二双链区(和)，形成在第一链的第三片段和第三链的第一片段之间的第三双链区(和)，以及形成在第二链的第一片段和第四链的第三片段之间的第四双链区(和)；在第一复合物和第二复合物中的每一个中，第一链的第一片段(在第一复合物和第二复合物中分别为B和)、第二链的第三片段(和D)、第三链的第三片段(和G)以及第四链的第一片段(F和)是单链的；第一复合物的第三链具有与第二复合物的第二链(E-Y-D)适当的序列互补性，从而允许它们之间在杂交条件下结合；并且第一复合物的第四链(F-Y-C)具有与第二复合物的第一链适当的序列互补性，从而允许它们之间在杂交条件下结合。

在一个方面，该组合物进一步包括第三核酸复合物，该第三核酸复合物包含第一和第二核酸链，每个链按顺序包括第一片段、第二片段和第三片段，其中第一链和第二链分别被定义为E-Z-H和其中该第三核酸复合物包含形成在第一链的第二片段和第二链的第二片段之间的双链区并且第一链的第一片段(E)和第二链的第三片段是单链的，并且其中：第二复合物的第三链(F-Z-G)具有与第三复合物的第二链适当的序列互补性，从而允许它们之间在杂交条件下结合；第二复合物的第四链具有与第三复合物的第一链(E-Z-H)适当的序列互补性，从而允许它们之间在杂交条件下结合。