XDNA
एक्स. डी. एन. ए. (एक्सपैंडेड डी. एन. ए. या बेंजो-होमोलोगेटेड डी. एन. ए. के रूप में भी जाना जाता है) एक आकार-विस्तारित न्यूक्लियोटाइड प्रणाली है जिसे बेंजीन रिंग और चार प्राकृतिक आधारों में से एकः एडेनिन, गुआनिन, साइटोसिन और थाइमिन के संलयन से संश्लेषित किया जाता है। यह आकार विस्तार एक 8 अक्षर वर्णमाला का उत्पादन करता है जिसमें प्राकृतिक डी. एन. ए. (अक्सर साहित्य में बी-डी. एन. ए. के रूप में संदर्भित) 4 अक्षर वर्णमाला की तुलना में 2एन. के कारक द्वारा अधिक सूचना घनत्व होता है। सामान्य आधार-युग्मन के साथ, xT के साथ A जोड़े, xG के साथ C जोड़े, xC के साथ G जोड़े, और xA के साथ T जोड़े। डबल हेलिक्स इस प्रकार एक प्राकृतिक डबल हेलिक्स की तुलना में 2.4 Å चौड़ा है। जबकि संरचना में बी-डी. एन. ए. के समान, एक्स. डी. एन. ए. में अद्वितीय अवशोषण, प्रतिदीप्ति और ढेर करने के गुण हैं। प्रारंभ में नेल्सन जे. लियोनार्ड के समूह द्वारा एक एंजाइम जांच के रूप में संश्लेषित, बेंजो-होमोलोगेटेड एडेनिन पहला संश्लेषित आधार था। बाद में, एरिक टी. कूल के समूह ने शेष तीन विस्तारित आधारों को संश्लेषित करना समाप्त कर दिया, जिसके बाद अंततः वाई. डी. एन. ए. ("विस्तृत" डी. एन. ए.), एक और बेंजो-समरूपी न्यूक्लियोटाइड प्रणाली, और नैफथो-समरूपी एक्स. एक्स. डी. एन. ए. और वाई. डी. एन. ए. आए। उच्च तापमान के अधीन होने पर नियमित डी. एन. ए. की तुलना में एक्स. डी. एन. ए. अधिक स्थिर होता है, और जबकि एक्स. डी. एन. ए., वाई. डी. एन. ए., एक्स. डी. एन. ए. और वाई. डी. एन. ए. के पूरे तार मौजूद होते हैं, वर्तमान में उन्हें संश्लेषित करना और बनाए रखना मुश्किल होता है। एक्स. डी. एन. ए. के साथ प्रयोग प्राकृतिक बी-डी. एन. ए. के व्यवहार में नई अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं। विस्तारित क्षार xA, xC, xG और xT स्वाभाविक रूप से प्रतिदीप्तिशील होते हैं, और केवल विस्तारित क्षारों से बने एकल तार प्राकृतिक डीएनए के एकल तारों को पहचान सकते हैं और उनसे जुड़ सकते हैं, जिससे वे जैविक प्रणालियों के अध्ययन के लिए उपयोगी उपकरण बन जाते हैं। xDNA आमतौर पर एक प्राकृतिक और विस्तारित न्यूक्लियोबेस के बीच आधार जोड़े के साथ बनता है, हालांकि x-न्यूक्लियोबेस को एक साथ जोड़ा भी जा सकता है। वर्तमान शोध निकट भविष्य में एक व्यवहार्य आनुवंशिक एन्कोडिंग प्रणाली के रूप में xDNA का समर्थन करता है। उत्पत्ति पहला न्यूक्लियोटाइड जिसका विस्तार किया गया वह प्यूरीन एडेनिन था। नेल्सन जे. लियोनार्ड और उनके सहयोगियों ने इस मूल एक्स-न्यूक्लियोटाइड का संश्लेषण किया, जिसे "विस्तारित एडेनिन" के रूप में संदर्भित किया गया था। एक्सए का उपयोग एटीपी-निर्भर एंजाइमों के सक्रिय स्थलों की जांच में एक जांच के रूप में किया गया था, विशेष रूप से कार्यात्मक होने के दौरान सब्सट्रेट में क्या परिवर्तन हो सकते हैं। लगभग दो दशक बाद, अन्य तीन ठिकानों का सफलतापूर्वक विस्तार किया गया और बाद में एरिक टी. कूल और उनके सहयोगियों द्वारा एक डबल हेलिक्स में एकीकृत किया गया। उनका लक्ष्य एक सिंथेटिक आनुवंशिक प्रणाली का निर्माण करना था जो प्राकृतिक आनुवंशिक प्रणाली के कार्यों की नकल करता है और उससे आगे निकल जाता है, और जीवित कोशिकाओं और प्रयोगात्मक जैव रसायन दोनों में डी. एन. ए. के अनुप्रयोगों को व्यापक बनाना था। एक बार विस्तारित आधार समूह बनाए जाने के बाद, लक्ष्य विश्वसनीय प्रतिकृति एंजाइमों की पहचान करने या उन्हें विकसित करने और विस्तारित डीएनए वर्णमाला को और अधिक अनुकूलित करने में स्थानांतरित हो गया। बेंजो-होमोलोगेटेड प्यूरिन (xA और xG) में, बेंजीन वलय नाइट्रोजन-कार्बन (N-C) बंधनों के माध्यम से नाइट्रोजनयुक्त क्षार से बंधा होता है। बेंजो-होमोलोगेटेड पाइरिमिडीन आधार और बेंजीन के बीच कार्बन-कार्बन (सी-सी) बंधनों के माध्यम से बनते हैं। अब तक, फॉस्फोरामिडाइट व्युत्पन्न का उपयोग करके डी. एन. ए. के तारों में एक्स-न्यूक्लियोबेस जोड़े गए हैं, क्योंकि पारंपरिक पॉलीमरेज़ एक्स. डी. एन. ए. के तारों को संश्लेषित करने में असफल रहे हैं। एक्स-न्यूक्लियोटाइड्स बी-डीएनए पोलीमरेज़ के लिए सब्सट्रेट के रूप में खराब उम्मीदवार हैं क्योंकि उनका आकार उत्प्रेरक क्षेत्र में बंधन में हस्तक्षेप करता है। टेम्पलेट-स्वतंत्र एंजाइमों का उपयोग करने के प्रयास सफल रहे हैं क्योंकि उनमें सब्सट्रेट के लिए कम ज्यामितीय बाधा है। टर्मिनल डीऑक्सिन्यूक्लियोटिडिल ट्रांसफर (टी. डी. टी.) का उपयोग पहले क्षारों के तारों को संश्लेषित करने के लिए किया गया है जो फ्लोरोफोर से बंधे हुए हैं। टी. डी. टी. का उपयोग करके, 30 मोनोमर्स तक को जोड़कर एक्स. डी. एन. ए. का डबल-हेलिक्स बनाया जा सकता है, हालांकि यह ऑलिगोमेरिक एक्स. डी. एन. ए. भारी हाइड्रोजन बंधन के कारण इस लंबाई से परे अपने स्वयं के विस्तार को बाधित करता प्रतीत होता है। अवरोध को कम करने के लिए, xDNA को एक नियमित हेलिक्स में संकरित किया जा सकता है। xDNA को सूचना भंडारण के लिए एक विकल्प संरचना के रूप में उपयोग करने के लिए, इसे एक विश्वसनीय प्रतिकृति तंत्र की आवश्यकता होती है। डी. एन. ए. पोलीमरेज़ I से एक क्लिनो टुकड़े का उपयोग करके एक्स. डी. एन. ए. प्रतिकृति में अनुसंधान से पता चलता है कि एकल-न्यूक्लियोटाइड सम्मिलन के उदाहरणों में एक प्राकृतिक आधार भागीदार को चुनिंदा रूप से जोड़ा जाता है। हालांकि, डी. एन. ए. पोलीमरेज़ IV (डी. पी. ओ. 4) उच्च निष्ठा के साथ इस प्रकार के सम्मिलन के लिए एक्स. डी. एन. ए. का सफलतापूर्वक उपयोग करने में सक्षम रहा है, जिससे यह एक्स. डी. एन. ए. की प्रतिकृतियों के विस्तार में भविष्य के शोध के लिए एक आशाजनक उम्मीदवार बन गया है। एक्स. डी. एन. ए. की बेमेल संवेदनशीलता बी-डी. एन. ए. के समान है। संरचना प्राकृतिक क्षारों के समान, एक्स-न्यूक्लियोटाइड्स चुनिंदा रूप से बी-डी. एन. ए. के समान एक डुप्लेक्स-संरचना में इकट्ठा होते हैं। xDNA को मूल रूप से नाइट्रोजनयुक्त आधार में एक बेंजीन वलय को शामिल करके संश्लेषित किया गया था। हालांकि, अन्य विस्तारित क्षार थियोफीन और बेंजो [बी] थियोफीन को भी शामिल करने में सक्षम रहे हैं। एक्स. डी. एन. ए. और वाई. डी. एन. ए. आधारों को चौड़ा करने के लिए बेंजीन वलय का उपयोग करते हैं और इस प्रकार इन्हें "बेंजो-समरूप" कहा जाता है। विस्तारित न्यूक्लियोबेस का एक अन्य रूप जिसे yyDNA के रूप में जाना जाता है, आधार में नैफ्थलीन को शामिल करता है और "नैपथो-होमोलोगेटेड" होते हैं। xDNA में 3.2 की वृद्धि और 32° का मोड़ है, जो B-DNA की तुलना में काफी छोटा है, जिसमें 3.3 की वृद्धि है और 34.2° xDNA न्यूक्लियोटाइड्स का मोड़ दोनों स्ट्रैंड पर हो सकता है-या तो अकेले (जिसे "दोगुना विस्तारित DNA" के रूप में जाना जाता है) या प्राकृतिक आधारों के साथ मिश्रित-या विशेष रूप से एक स्ट्रैंड या दूसरे पर। बी-डी. एन. ए. के समान, एक्स. डी. एन. ए. पूरक एकल-फंसे हुए डी. एन. ए. या आर. एन. ए. अनुक्रमों को पहचान और बांध सकता है। एक्स. डी. एन. ए. से बने डुप्लेक्स दो चीनी-फॉस्फेट रीढ़ की हड्डियों के बीच की दूरी के अलावा प्राकृतिक डुप्लेक्स के समान होते हैं। पड़ोसी न्यूक्लियोटाइड्स के बीच कम दूरी के परिणामस्वरूप xDNA हेलिक्स में हेलिक्स के प्रति मोड़ आधार जोड़े की संख्या अधिक होती है। एन. एम. आर. स्पेक्ट्रा रिपोर्ट करता है कि एक्स. डी. एन. ए. हेलिक्स एंटी-पैरेलल, दाएँ हाथ के होते हैं और सी2 '-एंडो शुगर पकर के साथ ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड के आसपास एक एंटी कन्फॉर्मेशन लेते हैं। एक्स. डी. एन. ए. से बनाए गए हेलिस ए-हेलिक्स संरचना पर बी-हेलिक्स लेने की अधिक संभावना रखते हैं, और बी-डी. एन. ए. की तुलना में प्रमुख खांचे की चौड़ाई में 6.5 ए. (जहां रीढ़ की हड्डियां सबसे दूर होती हैं) की वृद्धि होती है और खांचे की चौड़ाई में 5.5 ए. (जहां रीढ़ की हड्डियां एक साथ सबसे करीब होती हैं) की कमी होती है। खांचे की चौड़ाई में बदलाव xDNA की DNA-बाध्यकारी प्रोटीन के साथ जुड़ने की क्षमता को प्रभावित करता है, लेकिन जब तक विस्तारित न्यूक्लियोटाइड्स एक स्ट्रैंड के लिए अनन्य हैं, तब तक पहचान स्थल ट्रांसक्रिप्शन कारकों और छोटे पॉलीएमाइड अणुओं के बंधन की अनुमति देने के लिए पर्याप्त रूप से B-DNA के समान हैं। मिश्रित हेलिस अन्य डी. एन. ए.-बाध्यकारी अणुओं का उपयोग करके चार विस्तारित आधारों को पहचानने की संभावना प्रस्तुत करते हैं। विस्तारित न्यूक्लियोटाइड्स और उनके ऑलिगोमेरिक हेलिक्स अपने प्राकृतिक बी-डीएनए समकक्षों के साथ कई गुणों को साझा करते हैं, जिसमें उनकी युग्मन वरीयता शामिल हैः टी के साथ ए, जी के साथ सी। एक्सडीएनए और बी-डीएनए के बीच रासायनिक गुणों में विभिन्न अंतर इस परिकल्पना का समर्थन करते हैं कि बेंजीन रिंग जो एक्स-न्यूक्लियोबेस का विस्तार करती है, वास्तव में रासायनिक रूप से निष्क्रिय नहीं है। एक्स. डी. एन. ए. बी.-डी. एन. ए. की तुलना में अधिक हाइड्रोफोबिक है, और इसमें संशोधित संतृप्ति के परिणामस्वरूप एक छोटा एच. ओ. एम. ओ.-एल. यू. एम. ओ. अंतराल (उच्चतम अधिकृत आणविक कक्षीय और सबसे कम अधिकृत आणविक कक्षीय के बीच की दूरी) भी है। एक्स. डी. एन. ए. में बी-डी. एन. ए. की तुलना में पिघलने का तापमान अधिक होता है (एक्स. ए. और टी. के मिश्रित क्षयकर्ता का पिघलने का तापमान 55.6 डिग्री सेल्सियस होता है, जो ए. और टी. के समान क्षयकर्ता की तुलना में 34.3 डिग्री सेल्सियस अधिक होता है), और यह "सभी-या-कुछ नहीं" पिघलने का व्यवहार प्रदर्शित करता है। संरचना प्रयोगशाला स्थितियों के तहत, xDNA सिंक संरचना में खुद को उन्मुख करता है। यह दुर्भाग्य से बंधन के लिए पड़ोसी स्ट्रैंड का सामना करने के लिए xDNA न्यूक्लियोटाइड्स के बंधन चेहरे को उजागर नहीं करता है, जिसका अर्थ है कि हेलिस बनाने का प्रयास करने से पहले xDNA की संरचना को बदलने के लिए अतिरिक्त उपायों को लागू किया जाना चाहिए। हालांकि, विस्तारित आधारों में विरोधी और सिं अभिविन्यास व्यावहारिक रूप से ऊर्जावान रूप से समान हैं। यह संरचनात्मक वरीयता मुख्य रूप से पाइरिमिडीन में देखी जाती है, और प्यूरिन अभिविन्यास के लिए न्यूनतम वरीयता प्रदर्शित करते हैं। दोहरे हेलिक्स में न्यूक्लियोटाइड्स का संवर्धित ढेर हेलिक्स की स्थिरता का एक प्रमुख निर्धारक है। जोड़े गए सतह क्षेत्र और बंधन के लिए उपलब्ध हाइड्रोजन के साथ, एक बेंजीन स्पेसर के जुड़ने के साथ न्यूक्लियोबेस के लिए स्टैकिंग क्षमता बढ़ जाती है। नाइट्रोजनयुक्त क्षार और चीनी-फॉस्फेट रीढ़ की हड्डी के बीच अलगाव को बढ़ाने से, हेलिक्स की ढेर करने की ऊर्जा कम परिवर्तनशील होती है और इसलिए अधिक स्थिर होती है। प्राकृतिक न्यूक्लियोबेस जोड़े के लिए ऊर्जा 18 से 52 केजे/मोल तक भिन्न होती है। यह भिन्नता xDNA के लिए केवल 14-40 kJ/mol है। डी. एन. ए. और उसके पड़ोसी स्ट्रैंड के बीच और विस्तारित स्ट्रैंड के बीच एक बढ़े हुए ओवरलैप के कारण, विस्तारित और मिश्रित हेलिक्स में अधिक इंटरस्ट्रैंड इंटरैक्शन होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप हेलिक्स की स्थिरता में महत्वपूर्ण वृद्धि होती है। एक्स. डी. एन. ए. ने बेंजीन स्पेसर के जुड़ने से उत्पन्न होने वाले अंतर-और इंट्रास्ट्रैंड हाइड्रोजन बंधन में परिवर्तन के परिणामस्वरूप ढेर करने की क्षमताओं को बढ़ाया है, लेकिन आधारों का विस्तार करने से डुप्लेक्स की स्थिरता में हाइड्रोजन का योगदान नहीं बदलता है। हेलिक्स की ताकत को अनुकूलित करने के लिए xDNA और B-DNA दोनों से युक्त हेलिक्स द्वारा इन स्टैकिंग क्षमताओं का उपयोग किया जाता है। स्टेकिंग में वृद्धि केवल ए और एक्सए और टी और एक्सटी से युक्त स्ट्रैंड में सबसे प्रमुख रूप से देखी जाती है, क्योंकि टी-एक्सए में टी-ए की तुलना में मजबूत स्टेकिंग इंटरैक्शन होते हैं। पाइरिमिडीन से उत्पन्न होने वाली ऊर्जा 30 से 49 केजे/मोल तक होती है। प्यूरिन के लिए सीमा 40-58 kJ/mol के बीच है। एक विस्तारित न्यूक्लियोटाइड के साथ एक डबल-हेलिक्स में एक न्यूक्लियोटाइड को बदलने से, स्टैकिंग इंटरैक्शन की ताकत 50 प्रतिशत तक बढ़ जाती है। दोनों न्यूक्लियोटाइड्स के विस्तार के परिणामस्वरूप ढेर करने की शक्ति में 90 प्रतिशत की वृद्धि होती है। जबकि एक्सजी का हेलिक्स की बंधन शक्ति पर समग्र नकारात्मक प्रभाव पड़ता है, अन्य तीन विस्तारित आधार अपने सकारात्मक प्रभावों के साथ इससे अधिक भारी होते हैं। आधारों के विस्तार के कारण होने वाली ऊर्जा में परिवर्तन ज्यादातर न्यूक्लियोबेस के द्रव्यमान केंद्रों के बारे में बंधन के घूर्णन पर निर्भर करता है, और द्रव्यमान स्टैकिंग इंटरैक्शन के केंद्र हेलिक्स की स्टैकिंग क्षमता में सुधार करते हैं। चूँकि आकार-विस्तारित आधार हेलिक्स को चौड़ा करते हैं, यह उच्च पिघलने वाले तापमान के साथ अधिक तापीय रूप से स्थिर होता है। अवशोषण एक्स-न्यूक्लियोबेस में एक बेंजीन स्पेसर का जुड़ना बेस के ऑप्टिकल अवशोषण स्पेक्ट्रा को प्रभावित करता है। एक्स. डी. एन. ए. पर लागू समय-निर्भर घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत (टी. डी. डी. एफ. टी.) से पता चला कि एक्स-आधारों में उच्चतम अधिकृत आणविक कक्षाओं (एच. ओ. एम. ओ.) का बेंजीन घटक प्राकृतिक आधारों की तुलना में पहले के बिंदु पर अवशोषण की शुरुआत करता है। एक्स. डी. एन. ए. अवशोषण स्पेक्ट्रा की एक अन्य असामान्य विशेषता कम सीमा में एक्स. ए. के लाल-स्थानांतरित एक्साइमर हैं। उंगलियों के निशान को जमा करने के संदर्भ में, लगातार xA-T आधार जोड़े में एक अधिक स्पष्ट हाइपोक्रोमिटी देखी जाती है। एक्स. डी. एन. ए. के परिवर्तित अवशोषण के प्रभावों में नैनोइलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी और नैनो जैव प्रौद्योगिकी में अनुप्रयोग शामिल हैं। एक्स-न्यूक्लियोटाइड्स के बीच कम दूरी हेलिक्स को कठोर बनाती है, इस प्रकार यह सब्सट्रेट, इलेक्ट्रोड और कार्यात्मक नैनोपार्टिकल बलों से उतनी आसानी से प्रभावित नहीं होता है। प्राकृतिक न्यूक्लियोटाइड्स में अन्य परिवर्तनों के परिणामस्वरूप विभिन्न अवशोषण स्पेक्ट्रा भविष्य में इन अनुप्रयोगों को व्यापक बनाएगा। प्रतिदीप्ति xDNA का एक अनूठा गुण इसकी अंतर्निहित प्रतिदीप्ति है। प्राकृतिक आधारों को माइक्रोएरे, सीटू संकरण और बहुरूपता विश्लेषण में उपयोग के लिए सीधे फ्लोरोफोर्स से जोड़ा जा सकता है। हालांकि, ये फ्लोरोसेंट प्राकृतिक आधार अक्सर आत्म-शमन के परिणामस्वरूप विफल हो जाते हैं, जो उनकी फ्लोरोसेंट तीव्रता को कम कर देता है और दृश्य डीएनए टैग के रूप में उनकी प्रयोज्यता को कम कर देता है। एक्स-न्यूक्लियोबेस में रिंगों के बीच पाई इंटरैक्शन के परिणामस्वरूप बैंगनी-नीली सीमा में एक अंतर्निहित प्रतिदीप्ति होती है, जिसमें 50 और 80 एनएम के बीच एक स्टोक्स शिफ्ट होता है। उनके पास 0.3-0.6 की सीमा में एक क्वांटम उपज भी है। एक्स. सी. में सबसे अधिक प्रतिदीप्ति उत्सर्जन होता है। अन्य विस्तारित आधार xDNA के निर्माण और उसके आसपास के सफल शोध के बाद, विस्तारित न्यूक्लियोटाइड्स के अधिक रूपों की जांच की गई। वाई. डी. एन. ए. न्यूक्लियोटाइड्स की एक दूसरी, समान प्रणाली है जो चार प्राकृतिक क्षारों का विस्तार करने के लिए एक बेंजीन वलय का उपयोग करती है। एक्सएक्सडीएनए और वाईवाईडीएनए नैफ्थलीन का उपयोग करते हैं, जो एक पॉलीसाइक्लिक अणु है जिसमें दो हाइड्रोकार्बन वलय होते हैं। दोनों वलय आधार को और भी चौड़ा करते हैं, जिससे इसके रासायनिक गुणों में और बदलाव आता है। xDNA की सफलता और निहितार्थ ने अनुसंधान को अन्य कारकों की जांच करने के लिए प्रेरित किया जो B-DNA के रासायनिक गुणों को बदल सकते हैं और व्यापक अनुप्रयोगों के साथ सूचना भंडारण के लिए एक नई प्रणाली बना सकते हैं। yDNA भी एक बेंजीन रिंग का उपयोग करता है, जो xDNA के समान है, जिसमें एकमात्र अंतर सुगंधित रिंग को जोड़ने का स्थान है। बेंजीन रिंग का स्थान विस्तारित हेलिक्स की पसंदीदा संरचना को बदल देता है। परिवर्तित संरचना yDNA को इंटरस्ट्रैंड हाइड्रोजन बॉन्ड को बदलकर अपने अभिविन्यास में B-DNA के समान बनाती है। स्थिरता आधार और रीढ़ की हड्डी की चीनी के बीच की कड़ी के बारे में आधार के घूर्णन पर अत्यधिक निर्भर है। इस अभिविन्यास के लिए yDNA की परिवर्तित वरीयता इसे xDNA की तुलना में समग्र रूप से अधिक स्थिर बनाती है। बेंजीन स्पेसर का स्थान आधारों की नाली ज्यामिति को भी प्रभावित करता है, जिससे पड़ोसी अंतःक्रियाओं में बदलाव आता है। y-न्यूक्लियोटाइड्स और प्राकृतिक न्यूक्लियोटाइड्स के बीच आधार जोड़े समतल होते हैं, न कि xDNA के साथ थोड़ा मुड़े हुए। यह एक्स. डी. एन. ए. द्वारा प्राप्त हेलिक्स के उदय को और भी कम कर देता है। जबकि एक्स. डी. एन. ए. और वाई. डी. एन. ए. अधिकांश गुणों में काफी समान हैं, जिसमें उनकी बढ़ी हुई स्टैकिंग इंटरैक्शन भी शामिल है, वाई. डी. एन. ए. बेहतर बेमेल पहचान दिखाता है। दो एनोमेरिक कार्बन के बीच की दूरी के परिणामस्वरूप y-पाइरिमिडीन x-पाइरिमिडीन की तुलना में थोड़ा मजबूत स्टैकिंग इंटरैक्शन प्रदर्शित करते हैं, जो yDNA में थोड़ा बड़ा होता है। xDNA में अभी भी मॉडल हेलिक्स में मजबूत स्टैकिंग इंटरैक्शन हैं, लेकिन एक प्राकृतिक डबल हेलिक्स में x-या y-पाइरिमिडीन जोड़ने से इंट्रा-और इंटरस्ट्रैंड इंटरैक्शन मजबूत होते हैं, जिससे समग्र हेलिक्स स्थिरता बढ़ती है। अंत में, दोनों में से किसकी सबसे मजबूत समग्र स्टैकिंग अंतःक्रिया अनुक्रम पर निर्भर करती है; xT और yT समान शक्ति के साथ A को बांधते हैं, लेकिन G से बंधी yC की स्टैकिंग ऊर्जा xC की तुलना में 4kJ/mol से अधिक मजबूत होती है। वाई. डी. एन. ए. और अन्य विस्तारित आधार एक बहुत ही युवा क्षेत्र का हिस्सा हैं जिसका अत्यधिक अध्ययन नहीं किया गया है। शोध से पता चलता है कि आदर्श संरचना की खोज अभी भी की जानी बाकी है, लेकिन यह जानते हुए कि बेंजीन का स्थान विस्तारित न्यूक्लियोबेस के अभिविन्यास और संरचना को प्रभावित करता है, उनके भविष्य के डिजाइन में जानकारी जोड़ता है। वाय. डी. एन. ए. और एक्स. एक्स. डी. एन. ए. डबल-एक्सपेंडेड (या नैफथो-होमोलोगेटेड) न्यूक्लियोबेस में बेंजीन रिंग के बजाय एक नैफ्थलीन स्पेसर शामिल होता है, जो अपनी दो-रिंग वाली संरचना के साथ आधार को दोगुना चौड़ा करता है। ये संरचनाएँ (जिसे एक्स. डी. एन. ए. और वाई. डी. एन. ए. के रूप में जाना जाता है) प्राकृतिक क्षारों की तुलना में 4.8 Å चौड़ी हैं और एक बार फिर 1984 में ए. टी. पी.-निर्भर एंजाइमों में विस्तारित एडेनिन पर लियोनार्ड के शोध के परिणामस्वरूप बनाई गई थीं। 2013 तक लगभग तीन दशकों तक इन दोगुने-विस्तारित आधारों पर कोई साहित्य प्रकाशित नहीं हुआ था, जब शर्मा, लैट और वेटमोर द्वारा पहले एक्सएक्सजी का निर्माण किया गया था और एक्सएक्सए के साथ एक प्राकृतिक हेलिक्स में शामिल किया गया था। हालांकि एक्सएक्सडीएनए पर बहुत कम शोध किया गया है, एक्सएक्स-प्यूरिन पड़ोसियों को पहले से ही 119% (एक्स-प्यूरिन में 62 प्रतिशत के विपरीत) तक इंट्रास्ट्रैंड स्टैकिंग ऊर्जा में वृद्धि करने के लिए दिखाया गया है। एक्सएक्स-प्यूरिन और पाइरिमिडीन अंतःक्रियाएँ ढेर करने वाली ऊर्जाओं में समग्र कमी दिखाती हैं, लेकिन पाइरिमिडीन और एक्सएक्स-प्यूरिन सहित डुप्लेक्स की समग्र स्थिरता में 22 प्रतिशत की वृद्धि होती है, जो पाइरिमिडीन और एक्स-प्यूरिन की तुलना में दोगुने से अधिक है। एक्स. डी. एन. ए. के रासायनिक और जैविक अनुसंधान में कई अनुप्रयोग हैं, जिनमें प्राकृतिक डी. एन. ए. के अनुप्रयोगों का विस्तार करना शामिल है, जैसे कि मचान। स्व-संयोजन नैनोस्ट्रक्चर बनाने के लिए, विकास का समर्थन करने के लिए एक प्रकार के ट्रेलिस के रूप में एक मचान की आवश्यकता होती है। डी. एन. ए. का उपयोग अतीत में इस उद्देश्य के लिए एक साधन के रूप में किया गया है, लेकिन विस्तारित मचान अधिक जटिल स्व-संयोजन के लिए बड़े मचान को एक विकल्प बनाते हैं। xDNA के विद्युत चालन गुण भी इसे एक आणविक तार के रूप में एक प्रमुख उम्मीदवार बनाते हैं, क्योंकि इसकी π-π अंतःक्रियाएँ इसे कुशलता से बिजली का संचालन करने में मदद करती हैं। इसकी 8-अक्षर वर्णमाला (ए, टी, सी, जी, एक्सए, एक्सटी, एक्ससी, एक्सजी) इसे भंडारण घनत्व में 2n गुना वृद्धि को संग्रहीत करने की क्षमता देती है, जहां एन एक अनुक्रम में अक्षरों की संख्या का प्रतिनिधित्व करता है। उदाहरण के लिए, बी-डी. एन. ए. के साथ 6 न्यूक्लियोटाइड्स के संयोजन से 4096 संभावित अनुक्रम प्राप्त होते हैं, जबकि एक्स. डी. एन. ए. के साथ बनाए गए समान संख्या के न्यूक्लियोटाइड्स के संयोजन से 262,144 संभावित अनुक्रम प्राप्त होते हैं। इसके अतिरिक्त, एक्स. डी. एन. ए. का उपयोग एंजाइम सक्रिय स्थलों पर एक फ्लोरोसेंट जांच के रूप में किया जा सकता है, जैसा कि लियोनार्ड एट अल द्वारा इसका मूल अनुप्रयोग था। xDNA को प्रोटीन-DNA अंतःक्रियाओं के अध्ययन के लिए भी लागू किया गया है। एक्स. डी. एन. ए. के प्राकृतिक प्रतिदीप्ति गुणों के कारण, इसे आसानी से प्रयोगशाला और रहने की स्थिति दोनों में देखा जा सकता है। xDNA को बनाना और ऑलिगोमेराइज़ करना अधिक आसान होता जा रहा है, और पूरक DNA और RNA अनुक्रमों के लिए इसकी उच्च-आत्मीयता बंधन का मतलब है कि यह न केवल कोशिका में तैरते हुए इन अनुक्रमों का पता लगाने में मदद कर सकता है, बल्कि तब भी जब वे पहले से ही कोशिका के भीतर अन्य संरचनाओं के साथ बातचीत कर रहे हों। एक्स. डी. एन. ए. के परख में संभावित अनुप्रयोग भी हैं जो टी. डी. टी. को नियोजित करते हैं क्योंकि यह संवाददाताओं में सुधार कर सकता है, और इंटरस्ट्रैंड बंधन के लिए एक आत्मीयता टैग के रूप में उपयोग किया जा सकता है। डी. एन. ए. आर. एन. ए. डी. एन. ए. सीक्वेंसिंग जेनेटिक इंजीनियरिंग नैनोबायोटेक्नोलॉजी न्यूक्लियोबेस हाचिमोजी डी. एन. ए. कृत्रिम रूप से विस्तारित आनुवंशिक सूचना प्रणाली (ए. ई. जी. आई. एस.) संदर्भ जैव रसायन विधियाँ डी. एन. ए. आनुवंशिकी तकनीक आणविक जीव विज्ञान भी देखें।