[發(fā)明專利]一種能夠循環(huán)使用的DNA分子邏輯門電路及其構(gòu)建方法和應(yīng)用在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201911356851.9 | 申請日： | 2019-12-25 |
| 公開（公告）號： | CN111027698A | 公開（公告）日： | 2020-04-17 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 楊靜;張成;張欣欣 | 申請（專利權(quán)）人： | 華北電力大學(xué) |
| 主分類號： | G06N3/12 | 分類號： | G06N3/12 |
| 代理公司： | 北京高沃律師事務(wù)所 11569 | 代理人： | 董大媛 |
| 地址： | 102206 北*** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 能夠 循環(huán) 使用 dna 分子 邏輯 門電路 及其 構(gòu)建 方法 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明提供了一種能夠循環(huán)使用的DNA分子邏輯門電路及其構(gòu)建方法和應(yīng)用，屬于分子計算技術(shù)領(lǐng)域，基于鏈置換，在催化DNA電路中，輸入的DNA燃料鏈可以循環(huán)多次使用：輸入DNA燃料鏈可以直接與反應(yīng)體系反應(yīng)，產(chǎn)生輸出產(chǎn)物。在反應(yīng)體系不被消耗的情況下維持自身實現(xiàn)信號放大和傳輸?shù)墓δ堋１景l(fā)明提供的DNA分子邏輯門電路是構(gòu)建復(fù)雜催化DNA電路的一種合理可行的方法，在生物檢測、分子傳感、納米器件和DNA計算等領(lǐng)域具有更廣泛的應(yīng)用前景。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于分子計算技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種能夠循環(huán)使用的DNA分子邏輯門電路及其構(gòu)建方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)
基于可預(yù)測的沃森克里克堿基配對原則，DNA在納米技術(shù)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。特別是DNA在分子納米工程和分子計算領(lǐng)域中起著至關(guān)重要的作用。近年來，人們已經(jīng)付出了大量的努力來設(shè)計可靠、高效和復(fù)雜的分子信號電路。熵驅(qū)動DNA電路在邏輯運算方面已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用。然而，在熵驅(qū)動電路中，柵極元件只使用一次就變成了廢料，輸入信號作為反應(yīng)物在系統(tǒng)中進行反應(yīng)，得到相應(yīng)的輸出信號后，反應(yīng)系統(tǒng)將無法重新接受新的輸入物。這限制信號生成催化反應(yīng)的效率；也限制了DNA分子邏輯門在各個方面的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠循環(huán)使用的DNA分子邏輯門電路及其構(gòu)建方法和應(yīng)用；本發(fā)明提供的DNA分子邏輯門電路基于鏈置換，在催化DNA電路中，輸入的DNA燃料鏈可以循環(huán)多次使用：輸入DNA燃料鏈可以直接與反應(yīng)體系反應(yīng)，產(chǎn)生輸出產(chǎn)物。在反應(yīng)體系不被消耗的情況下維持自身實現(xiàn)信號放大和傳輸?shù)墓δ堋?/p>
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供了一種能夠循環(huán)使用的DNA分子邏輯門電路，包括DNA折紙基底、定位鏈、第一功能鏈、第一催化鏈、第一燃料鏈和第一核酸內(nèi)切酶；
所述第一燃料鏈包括順次連接的F1鏈、第一核酸內(nèi)切酶酶切位點和F2鏈；所述第一燃料鏈為單鏈結(jié)構(gòu)；
所述第一功能鏈為雙鏈結(jié)構(gòu)；所述第一功能鏈的一條鏈包括順次連接的F1鏈、第一核酸內(nèi)切酶酶切位點和F2鏈；所述第一功能鏈的另一條鏈包括順次連接的燃料互補鏈和I鏈互補連；
所述第一催化鏈包括順次連接的I鏈和F1鏈；
所述F1鏈經(jīng)過熒光基團修飾；
所述F2鏈經(jīng)過猝滅基團修飾；
所述第一功能鏈通過與定位鏈連接固定在DNA折紙基底上；
所述第一催化鏈通過與定位鏈連接固定在DNA折紙基底上；
所述第一核酸內(nèi)切酶在第一功能鏈上的第一核酸內(nèi)切酶酶切位點處進行酶切；所述第一催化鏈引發(fā)鏈位移，與第一功能鏈上的F2鏈、第一功能鏈上的燃料互補鏈、第一功能鏈上的I鏈結(jié)合形成復(fù)合物；所述第一功能鏈上的F1鏈游離，產(chǎn)生熒光信號；
通過加入第一燃料鏈，將所述復(fù)合物中的F2鏈和第一催化鏈替換，形成完整的新的第一功能鏈；原來第一功能鏈上的F2鏈游離，所述第一催化鏈復(fù)位。
優(yōu)選的，所述DNA分子邏輯門電路還包括第二功能鏈和第二燃料鏈；
所述第二燃料鏈包括順次連接的順次連接的F1鏈、核酸內(nèi)切酶酶切位點和F2’鏈；所述第二燃料鏈為單鏈結(jié)構(gòu)；
所述第二功能鏈為雙鏈結(jié)構(gòu)；所述第二功能鏈的一條鏈包括順次連接的F1鏈、核酸內(nèi)切酶酶切位點和F2’鏈；所述第二功能鏈的另一條鏈包括順次連接的第二燃料互補鏈和I鏈互補鏈；
所述F2’鏈經(jīng)過猝滅基團修飾；
所述第二功能鏈通過與定位鏈連接固定在DNA折紙基底上；
所述第二功能鏈與第一功能鏈分別位于催化鏈的兩側(cè)；
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