[发明专利]一种基于DNA双螺旋结构的光激性逻辑电路的设计方法

摘要

本发明属于DNA纳米技术领域，涉及一种基于DNA双螺旋结构的光激性逻辑电路的设计方法。运用局部的光学信号传递来实现生物逻辑功能是DNA分子逻辑电路的热门应用，本发明首先利用DNA双螺旋结构作为支架平台，设计了一种利用两层的DNA链置换反应来编码荧光分子的位置信息，相比于单层的DNA链置换编码方式，在使用相同个数的荧光分子条件下，其输入信号是单层链置换编码方式的两倍，同时借助荧光共振能量转移技术，实现了多通道输入、多功能的光激性逻辑电路。

主权项

一种基于DNA双螺旋结构的光激性逻辑电路的设计方法，其特征在于：所述光激性逻辑电路是一种利用两层的DNA链置换反应来编码荧光分子的位置信息，同时借助荧光共振能量转移技术，实现了多通道输入、多功能的光激性逻辑电路；所述光激性逻辑电路设计的具体步骤如下：（1）基于DNA双螺旋结构的光激性电路设计原理，设计反应中需要的输入链、燃料DNA链和DNA双螺旋结构；（2）输入信号的编码：向溶液中添加输入链I1和输入链I2，经过逻辑门g1，在小支点t的作用下，输入链I1首先和门复合物反应，产生初步反应后的门复合物，输入链I2和初步反应后的门复合物进行不可逆的链置换反应，使得反应朝着正方向进行，置换出中间链A1；（3）光激性信号的传递：步骤（2）中置换产生的中间链A1，在中间链A1的小支点a1的作用下，燃料链f1的发卡结构被打开，导致隐藏的小支点y1暴露出来，得到功能复合物c1；小支点y1的小支点域又和DNA双螺旋结构上裸露的小支点域y1*碱基互补配对，从而导致链置换反应的发生；同时置换出输出链w1，荧光分子Cy3成功地与识别位点Ⅰ结合，同样的策略，输入链I3和输入链I4在逻辑门g2和燃料链f2的作用下，置换出输出链w2；并成功地与识别位点Ⅱ结合；（4）荧光能量通路：在n个输入链的作用下，n个荧光分子在DNA双螺旋上的位置都可以精确地控制；把荧光分子Cy3作为供体，在特定波长激光的激发下，通过n‑1步的能量传递，最终将能量传给受体，这些荧光分子共同组成一条荧光分子能量转移路径。