條件下結(jié)合；并且第二復(fù)合物的第四鏈 (J-Z-G)和第三復(fù)合物的第三鏈（c7-Z-.7)具有合適的序列互補(bǔ)性，從而允許它們在雜交 條件下結(jié)合。
[0148] VII.反相元件
[0149] "反相元件"構(gòu)成一個或多個翻譯元件，一旦與輸入信號接觸，其產(chǎn)生阻止鏈置換 反應(yīng)的核酸（"停止元件"），否則的話，該鏈置換反應(yīng)會通過系統(tǒng)內(nèi)不同的輸入信號啟動而 發(fā)生。
[0150] 如圖16所示，反相核酸復(fù)合物804由三個鏈組成，其中兩個F-Y-D和d-左在 中部片段之間形成雙鏈區(qū)（Y :: F )。第三鏈包括兩個片段C和D，每個與其他兩個鏈的一 個片段互補(bǔ)。一旦接觸立足點802,將發(fā)生鏈置換反應(yīng)，導(dǎo)致第三鏈C-萬的釋放。
[0151] 核酸復(fù)合物803作為一個翻譯元件以立足點801作為輸入并產(chǎn)生該復(fù)合物的遠(yuǎn)端 半部作為輸出（新立足點）。該新立足點如果接觸翻譯元件805則可以進(jìn)行后續(xù)的鏈置換 反應(yīng)，可能與翻譯元件806進(jìn)行后續(xù)的反應(yīng)。
[0152] 但是，如果在立足點801與翻譯元件803之間的鏈置換反應(yīng)發(fā)生之前，立足點802 接觸了反相元件804并釋放出停止鏈C-D，801-803-805-806的信號處理路徑就不會發(fā) 生。這是因為停止鏈C-D結(jié)合至暴露的單鏈[X f和D，從而阻止805與由翻譯元件803產(chǎn) 生的立足點之間的鏈置換反應(yīng)。
[0153] 因此，本發(fā)明的一個實施方式提供一種組合物，其包含第一和第二核酸復(fù)合物，其 中：第一復(fù)合物包含第一、第二、第三和第四核酸鏈，每個鏈按順序包含第一、第二和第三片 段并分別被定義為B-X-D，t-Z-Z,萬-Z-/和J-Z-C，其中每個字母表示一個片段，每 個以相連的字母串表示一個鏈，其中第一復(fù)合物包含形成于第一鏈的第二片段和第二 鏈的第二片段之間的第一雙鏈區(qū)（X::尤）、形成于第三鏈的第二片段和第四鏈的第二片段 的第二雙鏈區(qū)（之::Z)、形成于第一鏈的第三片段和第三鏈的第一片段之間的第三雙鏈區(qū) (D :: D )和形成于第二鏈的第一片段和第四鏈的第三片段之間的第四雙鏈區(qū)（t::C);第 二復(fù)合物包含第一和第二核酸鏈，每個鏈按順序包含第一、第二和第三片段并且分別被定 義為F-Y-D和f - Z，并且包含第三核酸，其按順序包含第一和第二片段并且被定義為 D-C，其中第二復(fù)合物包含形成于第一鏈的第二片段和第二鏈的第二片段之間的第一雙鏈 區(qū)（Y::F)、形成于第一鏈的第三片段和第三鏈的第一片段之間的第二雙鏈區(qū)（〇 ::萬）、 形成于第二鏈的第一片段和第三鏈的第二片段之間的第三雙鏈區(qū)（C=C);其中第一復(fù)合 物的第一鏈的第一片段（B)、第一復(fù)合物的第二鏈的第三片段（Z)、第一復(fù)合物的第三 鏈的第三片段（J)、第一復(fù)合物的第四鏈的第一片段（J)、第二復(fù)合物的第一鏈的第一片 段（F)、第二復(fù)合物的第二鏈的第三片段（亙）是單鏈的；并且其中：第二復(fù)合物的第三鏈 (萬-C)和第一復(fù)合物的第三鏈的第一片段（D )及第一復(fù)合物的第四鏈的第三片段（C) 的按順序的組合具有合適的序列同一性以允許它們靶定至相同的靶標(biāo)核酸序列。
[0154] 對于上述任何翻譯元件和翻譯元件群組，預(yù)期的是，化學(xué)修飾可被用來降低或消 除立足點碰撞，即，系統(tǒng)內(nèi)（例如細(xì)胞）立足點與任何翻譯元件的單鏈區(qū)的非預(yù)期結(jié)合。這 種修飾可利用本發(fā)明提供的信息而輕易設(shè)計。而且，對于每個翻譯元件群組，響應(yīng)的附圖僅 提供示例性的修飾（如下標(biāo)N、R和L所標(biāo)注的）。這些修飾的期望的性質(zhì)見表2。
[0155] 在一些方面，要注意的是，如果未明確表示為雙鏈區(qū)的一部分，那么核酸片段是指 單鏈的。單鏈的表示在附圖中也是明顯的。
[0156] 每個核酸鏈或片段的長度可通過計算機(jī)或?qū)嶒瀬泶_定。表1顯示了長度的影響 (特別是對立足點的影響）。在一個方面，每個片段為約3個堿基至約50個堿基長?；蛘撸?片段為至少約3、4、5、6、7、8、9、10、11、或12個堿基長。在另一個方面，片段不長于約50、 45、40、35、30、29、28、27、26、25、24、23、22、21、20、19、28、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、 7、6或5個堿基。而且，以單鏈形式存在的片段（例如立足點）可相對較短，例如約3、4、5、 6、7、8、9、10 個堿基至約 30、29、28、27、26、25、24、23、22、21、20、19、28、17、16 或 15 個堿基。 在一個方面，立足點片段為至少約3、4、5、6、7、8、9、10、11或12個堿基長。在另一個方面， 立足點片段不長于約20、19、28、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6或5個堿基。相反，形 成翻譯元件內(nèi)的雙鏈區(qū)的片段可相對較長。
[0157] 方法和計算機(jī)建模
[0158] 本發(fā)明進(jìn)一步提供利用本發(fā)明的翻譯元件進(jìn)行計算，特別是在生物學(xué)環(huán)境中傳播 信息的方法。例如，mRNA適配元件可被用來檢測病原性核酸或瘤性核酸的存在并產(chǎn)生例如 立足點形式的輸出信號。如果需要，可使用對多種核酸具有特異性的多個mRNA適配元件以 確?？煽康臋z測。
[0159] 系統(tǒng)內(nèi)的其他翻譯元件，例如扇入翻譯元件、扇出翻譯元件和反相翻譯元件，隨后 可被用來處理mRNA適配元件生成的信號，最終導(dǎo)致利用相應(yīng)的RNAi和反義適配元件產(chǎn)生 調(diào)節(jié)核酸，例如RNAi和反義RNA。通過謹(jǐn)慎地調(diào)整處理過程，可精確地控制這些調(diào)節(jié)RNA的 嚴(yán)格序列和量。因此，生物學(xué)反應(yīng)（例如凋亡和免疫響應(yīng)）可通過這些調(diào)節(jié)RNA來出發(fā)，帶 來治療或診斷效果。
[0160] 容易意識到的是，本文所述的翻譯元件、組合物和系統(tǒng)可包括生物學(xué)材料，但它們 也可利用計算機(jī)被數(shù)學(xué)建模。因此，本發(fā)明還提供用于執(zhí)行這種建模的計算機(jī)方法、系統(tǒng)和 程序植入介質(zhì)。
[0161] 因此，對應(yīng)于本發(fā)明的每個翻譯元件、組合物或系統(tǒng)，本發(fā)明提供了一種計算機(jī)執(zhí) 行的方法，其中計算機(jī)被配置用來代表它們的序列、結(jié)構(gòu)、合成和鏈置換反應(yīng)。
[0162] 本發(fā)明描述的方法可在計算機(jī)系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)上執(zhí)行。合適的計算機(jī)系統(tǒng)可包括至少 一個處理器和存儲器；任選地，還包括計算機(jī)可讀介質(zhì)，用于存儲處理器所執(zhí)行的計算機(jī)代 碼。一旦代碼被執(zhí)行，計算機(jī)系統(tǒng)即進(jìn)行所述方法。
[0163] 關(guān)于這點，"處理器"是一種電子回路，其可執(zhí)行計算機(jī)程序。合適的處理器的例子 包括但不限于中央處理單元、微處理器、圖形處理單元、物理處理單元、數(shù)字信號處理器、網(wǎng) 絡(luò)處理器、前端處理器、協(xié)處理器、數(shù)據(jù)處理器和音頻處理器。術(shù)語"存儲器"是指存儲數(shù)據(jù) 用于存取的電子裝置。因此，在一個方面，合適的存儲器為保存數(shù)據(jù)并輔助計算的計算機(jī)單 元。更廣義上來說，用于提供必需的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮线m方法和裝置是已知的。
[0164] 本發(fā)明還預(yù)期到一種非瞬時性計算機(jī)可讀介質(zhì)，其包括用于進(jìn)行本文所述方法的 可執(zhí)行代碼。在某些實施方式中，該介質(zhì)進(jìn)一步包含該方法所需的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)庫。
[0165] 實施例
[0166] 本發(fā)明進(jìn)一步通過該實施例來闡釋，該實施例代表了本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)隔離翻譯元件 (RST)網(wǎng)絡(luò)的時序行為的動力學(xué)模擬結(jié)果，并將其與立足點隔離的翻譯元件（THST)網(wǎng)絡(luò)的 動力學(xué)模擬進(jìn)行并行比較，后者在以上"立足點隔離"的子標(biāo)題下結(jié)合圖2和圖3提到。
[0167] 生成包括系列個N翻譯的機(jī)制，稱作"階段數(shù)目"，其從Frezza，B. M.，OraESTKATIQN QF Molecular Information Theough Highee Oedee Chemical Recognition·-^ Thesis Presented? The Scripps Research Institute, La Jolla, California(2010), at Chapter 3 中衍生得到它們的正向速率常數(shù)。 該機(jī)制也包括翻譯元件的背景"泄漏"（也具有根據(jù)FreZZa(2010)的速率常數(shù)）和"碰 撞"相互作用。后兩者從最鄰近的結(jié)合自由能衍生得到它們的速率常數(shù)，參見Allawi and SantaLucia, Biochemistry 36:10581-94(1997)，其對于雜交使用標(biāo)準(zhǔn)正向速率常數(shù)（每 秒每摩爾105)并且利用細(xì)致平衡得到反向速率常數(shù)。
[0168] 對于每個模擬，對RST網(wǎng)絡(luò)和THST網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行前景信號模擬和背景信號模擬。"前 景信號"是指，假設(shè)初始輸入序列與模擬中的其他翻譯元件處于相同濃度，所產(chǎn)生的最終輸 出序列的濃度。"背景信號"表示，假設(shè)沒有初始輸入序列，所產(chǎn)生的最終輸出序列的濃度。
[0169] 這些模擬證實了每個網(wǎng)絡(luò)設(shè)計在改變立足點長度、翻譯元件濃度、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模（階 段數(shù)量）的條件下提供的理想化的響應(yīng)。
[0170] 圖17A-M顯示了對于不同尺寸的立足點（3至15個核苷酸（nt))，RST和THST的 前景信號和背景信號的模擬結(jié)果。所有模擬都以IOOnM翻譯元件進(jìn)行3個階段。圖17顯 示出，在極短的立足點時，RST實際上產(chǎn)生非常顯著的背景信號。但是，隨著立足點長度的增 加，該背景下降至接近零（8nt和更長時；例如見圖17F)，然而在所有情況下，THSTS具有相 當(dāng)一致并且相對高的背景翻譯速率，也成為"泄漏"。而且，隨著立足點長度增加超出11個 nt，THST上的碰撞相互作用開始主導(dǎo)系統(tǒng)，并急劇地減慢前景活動，而RST名義上以較長的 立足點速率操作（參見例如圖17I-M)。
[0171] 在另一個系列的模擬中，在IOOnM翻譯元件濃度，對于RST和THST，8nt立足點產(chǎn) 生相似的前景信號。該系統(tǒng)使用逐漸增加的網(wǎng)絡(luò)深度（就階段數(shù)量而言，即翻譯元件的數(shù) 量）來檢驗。如圖18A-D所示，當(dāng)階段數(shù)量增加時，RST和THST的背景信號都顯著增加。但 是，這種增加的程度在THST的情況下嚴(yán)重得多。
[0172] 另一個系列的模擬檢驗了中等規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)（5個階段），使用長（13nt)和短（8nt) 立足點，并顯示了它們的行為如何隨翻譯元件的濃度的變化而改變。結(jié)果顯示于圖19A-N 中。較高濃度的翻譯（10 μ M)進(jìn)行得非?？?，非常低濃度的翻譯（IOOpM)進(jìn)行得非常慢。這 種行為與RST和THST系統(tǒng)采用二級反應(yīng)動力學(xué)的事實一致，因此，達(dá)到平衡的時間取決于 系統(tǒng)的總濃度。
[0173] 在長立足點的情況下，對于RST，直至非常低的濃度時，反應(yīng)時間仍保持生物學(xué)相 關(guān)性，在低至IOOpM時其仍顯示出溫和的反應(yīng)性，然而THST需要高得多的濃度（10 μΜ)來 獲得任何有意義的活性（圖19A-G)。在短立足點的情況下，RST的表現(xiàn)類似，即使是具有顯 著較高的背景信號（圖19Η-Ν)。使用較短的立足點時，THST在低濃度處獲得有意義的反應(yīng) 性，但在高濃度時，導(dǎo)致THST背景信號的泄漏卻呈災(zāi)難性地高。
[0174] 這些數(shù)據(jù)一起證實了 RST提供了設(shè)計可能性，利用較長的立足點可將背景（泄 漏）活性降低至近乎不可檢測的水平，通過極端抑制而不喪失反應(yīng)性，而THST卻面臨這個 問題。而且，它們顯示出，RST可在巨大的動態(tài)濃度范圍內(nèi)以理想的前景：背景反應(yīng)性來起 作用，使得它們理想地適用于生物學(xué)環(huán)境。
[0175] 氺氺氺氺氺氺氺氺氺氺氺氺氺氺氺氺氺氺氺氺氺氺氺氺氺氺
[0176] 雖然已描述了本發(fā)明的【具體實施方式】，但是它們僅是本發(fā)明的說明，并不限制本 發(fā)明。閱讀本說明書后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可容易地作出許多變化。本發(fā)明的完整范圍應(yīng)當(dāng) 參考權(quán)利要求書及其等同的完整范圍以及說明書（連同這些變化）來確定。
【主權(quán)項】
1. 一種組合物，包含第一核酸復(fù)合物和第二核酸復(fù)合物，每一個均包含第一、第二、第 三和第四核酸鏈，每個核酸鏈按順序包含第一、第二和第三片段，其中 第一復(fù)合物的第一、第二、第三和第四鏈的核酸鏈分別被定義為B-X-D, D-r-￡*F-Y-C， 第二復(fù)合物的第一、第二、第三和第四鏈分別被定義為d-F,E-Y-D，F(xiàn)-Z-G，/7-Z-F，其中每個字母表示一個片段，每個以""連接的一串字母表示一 個鏈， 并且其中：第一復(fù)合物和第二復(fù)合物的每一個都包含形成在第一鏈的第二片段和第二 鏈的第二片段之間的第一雙鏈區(qū)（在第一復(fù)合物和第二復(fù)合物中分別為X::^和r::Y)， 形成在第三鏈的第二片段和第四鏈的第二片段之間的第二雙鏈區(qū)（Y::F和Z::Z)，形成在 第一鏈的第三片段和第三鏈的第一片段之間的第三雙鏈區(qū)（D::D和F::F)，以及形成在第 二鏈的第一片段和第四鏈的第三片段之間的第四雙鏈區(qū)（C::C和E::￡ ); 在第一復(fù)合物和第二復(fù)合物中的每一個中，第一鏈的第一片段（在第一復(fù)合物和第二 復(fù)合物中分別為B和G)、第二鏈的第三片段（：i和D)、第三鏈的第三片段（￡和6)以及 第四鏈的第一片段（F和/7 )是單鏈的； 第一復(fù)合物的第三鏈（萬-F-亙）具有與第二復(fù)合物的第二鏈（E-Y-D)適當(dāng)?shù)男蛄谢?補(bǔ)性，從而允許它們之間在雜交條件下結(jié)合；并且 第一復(fù)合物的第四鏈（F-Y-C)具有與第二復(fù)合物的第一鏈（C-F-F)適當(dāng)?shù)男蛄谢?補(bǔ)性，從而允許它們之間在雜交條件下結(jié)合。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，所述組合物進(jìn)一步包含第三核酸復(fù)合物，該第三核 酸復(fù)合物包含第一和第二核酸鏈，每個鏈按順序包括第一片段、第二片段和第三片段，其中 第一鏈和第二鏈分別被定義為E-Z-H和G-Z-產(chǎn)，其中該第三核酸復(fù)合物包含形成在第一 鏈的第二片段和第二鏈的第二片段之間的雙鏈區(qū)（Z::Z)，并且第一鏈的第一片段（E)和 第二鏈的第三片段（F)是單鏈的，并且其中： 第二復(fù)合物的第三鏈（F-Z-G)具有與第三復(fù)合物的第二鏈（G-Z-戸）適當(dāng)?shù)男蛄谢?補(bǔ)性，從而允許它們之間在雜交條件下結(jié)合； 第二復(fù)合物的第四鏈（F-Z-F)具有與第三復(fù)合物的第一鏈（E-Z-H)適當(dāng)?shù)男蛄谢?補(bǔ)性，從而允許它們之間在雜交條件下結(jié)合。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合物，其中第一復(fù)合物的第三鏈的第三片段（亙）與第三復(fù) 合物的第一鏈的第一片段（E)具有序列互補(bǔ)性，但在正常雜交條件下，由于對這兩個片段 的任何一個或兩個進(jìn)行化學(xué)修飾而使彼此不會穩(wěn)定結(jié)合；并且第一復(fù)合物的第四鏈的第一 片段（F)與第三復(fù)合物的第一鏈的第三片段（F)具有序列互補(bǔ)性，但在正常雜交條件下， 由于對這兩個片段的任何一個或兩個進(jìn)行化學(xué)修飾而使彼此不會穩(wěn)定結(jié)合。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的組合物，其中所述化學(xué)修飾包括以結(jié)合了mini-PEG的絲氨酸 來源的y-PNA替換核酸片段的糖-磷酸二酯骨架。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的組合物，其中所述化學(xué)修飾包括用三環(huán)胞嘧啶類似物取代核 酸片段中的至少一個核苷的含氮堿基。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的組合物，其中所述化學(xué)修飾包括在核苷酸的糖基部分的2'位 置引入雜原子。7.