[發明專利]混合的多核苷酸及其形成方法

在審

• 申請號: 201410371321.2
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104342436A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 欒斌全;A·K·羅尤魯;G·A·斯托洛維茨基;王超;王德強
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: C12N15/11
• 分類號: C12N15/11;C12N15/10
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 黃革生;林柏楠

發明背景

技術領域

本發明涉及多核苷酸構型，更特別地涉及具有混合單鏈和雙鏈區段用于可靠電傳感和光學傳感的多核苷酸構型。

相關領域描述

精確且廉價的核酸(例如，DNA和RNA)傳感對理解許多科學和生物醫學應用是重要的。固態生物傳感技術，如人工納米孔和通道已經整合到射流技術中用于多核苷酸分子的傳感。近期，納米流體設備中的隧道識別已經顯示為用于下一代低成本且超速DNA測序的曙光技術。

盡管使用不同的設備配置，這些固態傳感技術依賴于超級受限的納流體室(通道或孔)，其具有低至不足10?nm的臨界尺寸以實現必需的線性化和由此導致的單鏈多核苷酸的連續堿基讀數。由于其小的相關長度(persistence?length)(3-5?nm)，單鏈多核苷酸分子非常靈活地在納米通道或納米孔外面卷成多種構型，并且它們經歷非常高的熵能壘(打開卷曲需要的能量)來易位。這一般導致降低的易位率、不想要的多核苷酸跳動-和-后退而非易位、具有折疊構型的易位以及納米通道或納米孔的長時間閉合。

發明概述

混合的多核苷酸包括第一雙鏈(ds)部分、包括至少一個單鏈(ss)部分的第二部分和第三ds部分。所述第二部分與所述第一ds部分以及所述第三ds部分連接，以提供經修飾的多核苷酸。

用于形成多核苷酸的方法，其包括在多個雙鏈(ds)多核苷酸區段和一個或多個單鏈(ss)多核苷酸區段的至少一個末端形成黏性末端，和連接多個ds多核苷酸區段之間的一個或多個ss多核苷酸區段的黏性末端，以提供混合的ds-ss多核苷酸。

用于形成多核苷酸的方法，其包括確定雙鏈(ds)多核苷酸區段上的多個識別位點，和在多個識別位點上切割ds多核苷酸區段，以在ds多核苷酸區段之間形成至少一個單鏈(ss)多核苷酸區段，從而提供混合的ds-ss多核苷酸。

在以下詳細描述的示例性實施方案中，這些及其他特征和優點將變得顯而易見，需結合附圖來閱讀所述實施方案。

附圖簡述

本公開將參考下圖提供以下描述的優選實施方案的詳細信息，其中：

圖1A顯示了根據一個示例性實施方案的伸展的單鏈多核苷酸；

圖1B顯示了根據一個示例性實施方案的卷曲的單鏈多核苷酸；

圖1C顯示了根據一個示例性實施方案的的雙鏈多核苷酸區段；

圖2A顯示了根據一個示例性實施方案的混合雙鏈和單鏈多核苷酸；

圖2B顯示了根據一個示例性實施方案的混合多核苷酸，其具有雙鏈末端且其中具有多個雙鏈和單鏈多核苷酸區段；

圖3A顯示了根據一個示例性實施方案通過連接形成混合的多核苷酸；

圖3B顯示了根據一個示例性實施方案通過切割形成混合的多核苷酸；

圖3C顯示了根據一個示例性實施方案通過隨機測序形成混合的多核苷酸；

圖4A顯示了根據一個示例性實施方案的具有5-50?nm范圍內固定直徑D的體積中的單鏈多核苷酸；

圖4B顯示了根據一個示例性實施方案的具有5-50?nm范圍內固定直徑D的體積(volume)中的混合多核苷酸；

圖5A顯示了根據一個示例性實施方案的具有不同限制區域(50?nm>D1>D2>5?nm)的體積中的單鏈多核苷酸；

圖5B顯示了根據一個示例性實施方案的圖5A的單鏈多核苷酸的靜電能和吉布斯自由能的圖；

圖5C顯示了根據一個示例性實施方案的具有不同限制區域(50?nm>D1>D2>5?nm)的體積中的雙鏈多核苷酸；

圖5D顯示了根據一個示例性實施方案的圖5C的混合多核苷酸的靜電能和吉布斯自由能的圖；

圖6顯示了根據一個示例性實施方案的混合核苷酸的電檢測；

圖7A顯示了根據一個示例性實施方案的具有捕獲電極的體積中的單鏈多核苷酸鏈；

圖7B顯示了根據一個示例性實施方案的由靜電力推動的體積中的混合多核苷酸鏈；

圖8A顯示了根據一個示例性實施方案的用熒光染料標記的混合多核苷酸；

圖8B顯示了根據一個示例性實施方案的用兩種不同熒光染料標記的混合多核苷酸，所述熒光染料通過結合單鏈和雙鏈區段顯示不同的顏色；和

圖9顯示了根據一個示例性實施方案的方框/流程圖，其顯示用于形成混合單鏈和雙鏈多核苷酸的系統/方法。

優選實施方案的詳述