[發明專利]一種可尋址的DNA多面體拓撲結構的圖染色及重組方法

在審

• 申請號: 202011475115.8
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112562800A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 段金偉;王瑩;馬蕾;崔林
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

本發明涉及DNA多面體染色及重組技術領域，具體涉及一種可尋址的DNA多面體拓撲結構的圖染色及重組方法，能夠解決由重復組分組成的DNA多面體拓撲結構中重復性和可尋址性之間的沖突的問題。可尋址的DNA多面體拓撲結構的圖染色方法包括：步驟1，利用兩種顏色對DNA多面體的每條邊進行染色，兩種顏色的邊的數量相等，其中，每種顏色的邊對應一個可尋址組件，可尋址組件包含第一可尋址組件和第二可尋址組件；步驟2，利用多個第一可尋址組件和/或多個第二可尋址組件，合成一條DNA染色連，該條DNA染色鏈對應一個編號；多條DNA染色鏈一一對應多個編號；步驟3，對多條DNA染色鏈進行優化，得到標準DNA染色鏈。本發明用于可尋址的DNA多面體拓撲結構的圖染色及重組。

技術領域

本發明涉及DNA多面體染色及重組技術領域，具體涉及一種可尋址的DNA多面體拓撲結構的圖染色及重組方法。

背景技術

DNA納米技術是指以DNA為合成材料，設計構建復雜結構并精確控制其納米特性的一種方法。其目的在于以DNA鏈為原材料，合成三維或二維的納米結構。DNA適合用于創建納米級結構的原因是核酸鏈之間的結合遵循已知的簡單堿基配對規則，從而形成了獨特的雙螺旋納米結構。利用該特性，可以很容易地通過核酸鏈的設計來控制結構的組裝。

由于DNA自身的特殊的堿基互補配對性質，可以使DNA納米結構表現出很好的尋址性。

擴展的DNA納米結構已經從數以百萬計的構建塊中以重復排列的方式構建出來，為了構建具有更多構建單元的可尋址DNA納米結構，需要對可尋址組件進行重復排列，結構的總體大小可以乘以可尋址鏈的重復水平。

重復使用可尋址組件會影響可尋址的準確性，為了滿足要求就需要在DNA納米結構的設計過程中憑借經驗豐富的技術人員在軟件上通過參數調整才能設計出滿足需求的結構，整個過程耗時長，操作復雜，對設計人員技術壁壘較高。所以研究和開發出適用的快速設計方法，避免可重復性和可尋址性的沖突，對于DNA納米結構的合成和應用具有重大的意義。

雖然更多的層次結構可能導致更大的結構，但連續幾輪裝配程序的優化可能具有令人望而卻步的挑戰性。近年來，圖染色法在解決物理、生物學問題中越來越廣泛，因此是解決可尋址的由重復組分組成的DNA多面體拓撲結構的一種非常實用的方法。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供了一種可尋址的DNA多面體拓撲結構的圖染色及重組方法，能夠解決由重復組分組成的DNA多面體拓撲結構中重復性和可尋址性之間的沖突的問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案予以實現：

(一)本發明提供了一種可尋址的DNA多面體拓撲結構的圖染色方法，包括如下步驟：

步驟1，利用兩種顏色對DNA多面體的每條邊進行染色，兩種顏色的邊的數量相等，其中，每種顏色的邊對應一個可尋址組件，所述可尋址組件包含第一可尋址組件和第二可尋址組件；

步驟2，利用多個所述第一可尋址組件和/或多個所述第二可尋址組件，合成一條DNA染色連，該條DNA染色鏈對應一個編號；多條DNA染色鏈一一對應多個編號；

步驟3，對多條DNA染色鏈進行優化，得到標準DNA染色鏈。

進一步的，步驟1中，所述DNA多面體由n個多邊形組成，將每個所述多邊形分解成m條邊，其中，n≥4且n為整數，m≥3且m為整數。

進一步的，根據堿基互補配對原則，每個多邊形的每條邊包含一個第一可尋址組件和一個第二可尋址組件。

進一步的，步驟2中，一條DNA染色鏈覆蓋DNA多面體的一個面，每條DNA染色鏈包含的可尋址組件的個數與對應的DNA多面體的每個面的邊數相等。

進一步的，步驟3中，標準DNA染色鏈的個數為2m-2，m≥3且m為整數。