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.
Cadena principal
El ácido desoxirribonucléico (ADN) y el ácido ribonucléico (ARN) son de gran importancia debido a que codifican para la producción de todas las proteínas celulares. Están hechas de monómeros llamados nucleótidos, que consisten en una base orgánica: Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Tirosina (T) o Uracilo (U), una azúcar pentosa y un grupo fosfato. Tienen cadenas principales en las cuales el tercer carbono de la ribosa está conectado al grupo fosfato por un enlace fosfodiéster. Este enlace es formado a través de la ayuda de un tipo de enzimas llamadas polimerasas. En estas reacciones enzimáticas, todos los nucleótidos involucrados tienen una ribosa trifosforilada, la cual pierde un grupo pirofosfato para formar el enlace fosfodiéster. Esta reacción se lleva a cabo por el gran cambio en la energía libre asociada a la liberación del pirofosfato. La secuencia de bases en la cadena de ácidos nucleicos también se conoce como estructura primaria. Los ácidos nucleicos pueden tener una longitud de millones de nucleótidos dando lugar a la diversidad genética de la vida. Las bases sobresalen de la cadena pentosa-fosfato en el ADN y se unen mediante puentes de hidrógeno en pares con su pareja complementaria (A con T y G con C). Esto crea una doble hélice con cadenas de pentosa-fosfato en cada lado formando una estructura secundaria.