Nanotecnología de ADN
El diseño de ácidos nucléicos tiene objetivos similares a los del diseño de proteínas. En ambos, la secuencia de monómeros es diseñada para favorecer las estructuras objetivo y para desfavorecer otras estructuras que puedan llegar a formarse. El diseño de ácidos nucleicos tiene la ventaja de ser mucho más fácil a nivel computacional que el del diseño de proteínas, ya que la regla de apareamiento entre las bases es mucho más sencilla y no requiere información completa sobre la estructura para poder llevarse a cabo un diseño. Esto permite el uso de simples métodos heurísticos que generan buenos borradores de diseños. Sin embargo, las estructuras de ácidos nucleicos son menos versátiles que las de las proteínas ya que estas últimas poseen una mayor habilidad para plegarse de acuerdo a la polaridad y carga de los 20 posibles aminoácidos, mientras que los ácidos nucleicos tienen una diversidad limitada a solo 4 posibles formas de nucleótidos.
Epigenética
El ADN está molecularmente constituido por nucleótidos que, a su vez, están formados por un azúcar, una base nitrogenada y un fosfato. Es, precisamente, la base nitrogenada la que distingue un nucleótido de otro. Existen cuatro tipos de bases nitrogenadas en el ADN: la adenina (A), la guanina (G), la timina (T) y la citosina (C). El orden secuencial de estas moléculas en las regiones del genoma denominadas «codificantes» determina la naturaleza química de las proteínas que son codificadas por estos genes y, por lo tanto, su función. En las regiones del genoma denominadas «reguladoras» el orden de las bases nitrogenadas define con precisión cómo la maquinaria celular va a reconocer y procesar esta información. Necesariamente, para ser funcionales las moléculas de ADN deben someterse al proceso de «transcripción» por el que son copiadas fielmente a otra molécula con una naturaleza química similar, el ARN, o ácido ribonucleico. En este proceso juegan un papel relevante las secuencias reguladoras, es decir, conjuntos de nucleótidos que son reconocidos por la maquinaria celular o «factores de transcripción», de tal forma que se posibilita la formación de un complejo multiproteico que tras unirse físicamente al ADN comienza a copiarlo. La accesibilidad de las secuencias reguladoras determina la posibilidad de que se produzca el proceso de transcripción.