一種基于sst納米平臺的光激性邏輯電路設計方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于DNA納米技術領域，涉及一種基于SST納米平臺的光激性邏輯電路設計方法。所述SST納米平臺通過DNA自組裝設有熒光分子，在DNA鏈置換過程中，排布熒光分子的位置，重置后的熒光分子之間形成熒光分子能量轉(zhuǎn)移路徑。本發(fā)明在SST納米結構的序列設計上，參與后續(xù)DNA鏈置換反應的單鏈需要延長一個發(fā)卡結構區(qū)域，這些延長的序列和特定的系統(tǒng)輸入鏈參與鏈置換反應，成功構建熒光分子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，使得熒光分子轉(zhuǎn)移能夠在常溫下進行；本發(fā)明通過聯(lián)合多個熒光分子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)來控制熒光分子之間的排布，同時借助熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術，實現(xiàn)了光激性分子邏輯電路。
【專利說明】
一種基于SST納米平臺的光激性邏輯電路設計方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明屬于DNA納米技術領域，涉及一種基于SST納米平臺的光激性邏輯電路設計 方法。
【背景技術】
[0002] 生物系統(tǒng)利用分子間的動態(tài)相互作用來管理它們的復雜行為過程，那么對觀察和 操縱這些分子間的反應技術的發(fā)展就顯得至關重要，這種技術能夠推動在生物體內(nèi)智能成 像和智能療法。為了實現(xiàn)這些技術方法，分子邏輯電路便是一個有用的工具，它能夠在分子 層面上，控制分子反應的過程。在常規(guī)的設計中，為了實現(xiàn)大規(guī)模復雜邏輯電路，往往是通 過邏輯門的級聯(lián)來實現(xiàn)的。由于這種電路是依靠 DNA分子在溶液環(huán)境下通過擴散一步步反 應的，通常需要花費更長的運算時間，相比之下，在生物體的控制系統(tǒng)里面，特定分子復合 物上的局部信號可以用于提供快速反應過程和完成復雜的分子系統(tǒng)控制。這種運用局部信 號的策略增加了分子邏輯電路的運算速度。
[0003] 熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術就是一種局部信號傳遞技術，它可以實現(xiàn)相距很近的兩個 熒光分子之間產(chǎn)生的一種能量轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。通常兩個熒光分子的距離在10納米的范圍以內(nèi)， 當作為供體的熒光分子發(fā)射的光譜與受體熒光分子的吸收光譜有重疊部分時，就會發(fā)生一 種非放射性的能量轉(zhuǎn)移，使得供體熒光猝滅，而受體發(fā)射的熒光卻大大增強，從而實現(xiàn)能量 轉(zhuǎn)移。熒光分子的間距越短，能量傳遞的效率越高。
[0004] 利用DNA分子反應的可預測性和可編程性，結合SST納米平臺自組裝技術，預先設 置熒光分子在SST納米平臺的初始位置。通過DNA鏈置換反應去構建熒光分子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，在 輸入DNA鏈的作用下，就能對熒光分子在SST納米平臺上的位置實現(xiàn)精確控制。同時借助熒 光共振能量轉(zhuǎn)移技術，實現(xiàn)了基于SST納米平臺的光激性邏輯電路設計。
[0005] Visual DSD軟件是一種快速仿真、分析由DNA鏈置換反應構成的分子邏輯電路的 有力工具。該軟件支持DNA電路生化反應網(wǎng)絡的程序編輯及快速建模，還可實現(xiàn)反應過程的 仿真測試，能依據(jù)仿真結果完成對DNA電路正確性的評估以及對DNA鏈動力學特性的分析研 究。該軟件可以自動給出不同DNA鏈之間所有可能的反應關系，在實驗前，通過軟件進行有 效的系統(tǒng)分析，及時更正設計上的不足，可以提高實驗的成功率，不必要的歪路和費用支 出。在軟件的程序編碼區(qū)，可設定參加反應的DNA鏈的種類、默認的反應速率以及仿真圖中 曲線的規(guī)模尺寸等參數(shù)。在軟件中可以對DNA種類、門極、DNA片段以及模塊等進行有效定 義，然而并不能仿真發(fā)卡結構類型和基于DNA分子瓦類型的鏈置換反應。而在新版的擴展 DSD軟件里，這些問題得到解決，新的語法使我們很容易定義發(fā)卡結構、DNA分子瓦和栓系型 DNA鏈。新的語法和反應規(guī)則讓編碼在分子瓦片上的DNA鏈置換反應成為可能。擴展DSD軟件 可以方便地用于對大型復雜的構建在分子瓦片上的邏輯電路進行模擬和分析。強大的仿真 能力，更加方便設計人員的仿真分析。本軟件的下載網(wǎng)址為：h t t p : / / dsd.azurewebsites.net/beta/。
[0006] 在常規(guī)的光激性分子邏輯電路設計中，往往都是用DNA雙螺旋結構和DNA折紙結構 來作為支架平臺，DNA雙螺旋結構簡單，熒光分子在雙螺旋結構上線性排布，往往不能夠?qū)?現(xiàn)復雜的邏輯功能;DNA折紙結構是由一條長的支架鏈和很多訂書釘鏈組成，由于受到長的 支架鏈結構限制，其熒光分子的修飾密度不高。而對于SST納米結構，由于每一條DNA單鏈都 可以用來修飾熒光分子，其修飾熒光分子的密度和位置的控制能力是DNA折紙的兩倍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于SST納米平臺的光激性邏輯電路設計方法。
[0008] 本發(fā)明的技術方案為，通過DNA自組裝設有熒光分子的SST納米平臺，在DNA鏈置換 過程中，排布熒光分子的位置，重置后的熒光分子之間形成熒光分子能量轉(zhuǎn)移路徑。
[0009] 所述光激性邏輯電路設計的具體步驟如下：
[0010] (1)基于SST納米平臺自組裝技術原理，設計反應系統(tǒng)中需要的輸入鏈A1、燃料鏈 Π 以及SST納米平臺結構；
[0011] (2)熒光分子位置的初始化:延長SST納米平臺結構上參與反應的單鏈一個發(fā)卡結 構的區(qū)域，在帶有發(fā)卡結構的DNA鏈s4上修飾Cy3熒光分子、DNA鏈si上修飾Fluorescein熒 光分子、DNA鏈s3上修飾Cy3.5熒光分子；
[0012] (3)焚光分子位置的轉(zhuǎn)移：向反應系統(tǒng)中加入輸入鏈A1后，在輸入鏈A1上小支點域 al的特異性作用下，DNA鏈s4的發(fā)卡結構打開，DNA鏈s4上隱藏的小支點域yl暴露出來，小支 點域yl與燃料鏈Π 發(fā)生鏈置換反應，同時打開新的小支點域xl，小支點域xl與DNA鏈s2上的 X*片段結合，導致Cy3熒光分子從DNA鏈s4轉(zhuǎn)移到DNA鏈s2;
[0013] (4)光激性信號的傳遞:在DNA鏈si上修飾有Fluorescein焚光分子，DNA鏈s3上修 飾有Cy3.5焚光分子，F(xiàn)luorescein焚光分子作為供體，在441 ±49納米波長激光的激發(fā)下， 接收能量之后，本身發(fā)出462±51納米的激光，激光去激發(fā)下一級的Cy3熒光分子，發(fā)出509 ± 56納米，通過兩步熒光分子能量轉(zhuǎn)移，作為最終受體的Cy3.5熒光分子吸收Cy3熒光分子 發(fā)出的激光，發(fā)出538±59納米波長的激光;Fluorescein熒光分子、Cy3熒光分子和Cy3.5熒 光分子共同組成一條焚光分子能量轉(zhuǎn)移路徑。
[0014]所述SST納米平臺在光激性邏輯電路設計中有η個，其中η為正整數(shù)，且η多1。
[0015] 所述SST納米平臺是由序列互不相同的DNA單鏈一次退火形成，每條DNA單鏈包含 42個堿基，平均分為四段區(qū)域，每段區(qū)域都充當粘性末端。
[0016] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0017] (1)本發(fā)明以SST納米結構作為鏈置換反應的平臺，對于SST納米結構，由于每一條 DNA單鏈都可以用來修飾熒光分子，其修飾熒光分子的密度和位置的控制能力是DNA折紙的 兩倍，熒光分子排布的密度為構建復雜的光激性邏輯電路提供了有利的條件；
[0018] (2)本發(fā)明在SST納米結構的序列設計上，參與后續(xù)DNA鏈置換反應的單鏈需要延 長一個發(fā)卡結構區(qū)域，這些延長的序列和特定的系統(tǒng)輸入鏈參與鏈置換反應，成功構建熒 光分子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，使得熒光分子轉(zhuǎn)移能夠在常溫下進行；
[0019] (3)本發(fā)明通過聯(lián)合多個熒光分子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)來控制熒光分子之間的排布，同時借 助熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術，實現(xiàn)了光激性分子邏輯電路。
【附圖說明】
[0020] 圖1為基于SST納米平臺的熒光分子Cy3的轉(zhuǎn)移系統(tǒng)。
[0021] 圖2為熒光分子的能量轉(zhuǎn)移路徑。
[0022]圖3為Cy3.5和Cy3熒光分子的轉(zhuǎn)移系統(tǒng)。
[0023] 圖4為構建在SST納米平臺上的邏輯與門。
[0024] 圖5為構建在SST納米平臺上的邏輯或門和非門。
[0025] 圖6為基于SST納米平臺的熒光分子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的CRN仿真。
[0026]圖7為基于SST納米平臺的電路仿真。
[0027]圖8為基于SST納米平臺的與門電路的CRN仿真。
[0028]圖9為SST納米平臺形成的分子畫布。
【具體實施方式】
[0029] 一種基于SST納米平臺的光激性邏輯電路設計方法，所述SST納米平臺通過DNA自 組裝設有熒光分子，在DNA鏈置換過程中，排布熒光分子的位置，重置后的熒光分子之間形 成焚光分子能量轉(zhuǎn)移路徑。
[0030] 所述光激性邏輯電路設計的具體步驟如下：
[0031] (1)基于SST納米平臺自組裝技術原理，設計反應系統(tǒng)中需要的輸入鏈A1、燃料鏈 Π 以及SST納米平臺結構；
[0032] (2)熒光分子位置的初始化:延長SST納米平臺結構上參與反應的單鏈一個發(fā)卡結 構的區(qū)域，在帶有發(fā)卡結構的DNA鏈s4上修飾Cy3熒光分子、DNA鏈si上修飾Fluorescein熒 光分子、DNA鏈s3上修飾Cy3.5熒光分子；
[0033] (3)熒光分子位置的轉(zhuǎn)移：向反應系統(tǒng)中加入輸入鏈A1后，在輸入鏈A1上小支點域 al的特異性作用下，DNA鏈s4的發(fā)卡結構打開，DNA鏈s4上隱藏的小支點域yl暴露出來，小支 點域yl與燃料鏈Π 發(fā)生鏈置換反應，同時打開新的小支點域xl，小支點域xl與DNA鏈s2上的 X*片段結合，導致Cy3熒光分子從DNA鏈s4轉(zhuǎn)移到DNA鏈s2;
[0034] (4)光激性信號的傳遞:在DNA鏈si上修飾有Fluorescein熒光分子，DNA鏈s3上修 飾有Cy3.5焚光分子，F(xiàn)luorescein焚光分子作為供體，在441 ±49納米波長激光的激發(fā)下， 接收能量之后，本身發(fā)出462±51納米的激光，激光去激發(fā)下一級的Cy3熒光分子，發(fā)出509 ± 56納米，通過兩步熒光分子能量轉(zhuǎn)移，作為最終受體的Cy3.5熒光分子吸收Cy3熒光分子 發(fā)出的激光，發(fā)出538±59納米波長的激光;Fluorescein熒光分子、Cy3熒光分子和Cy3.5熒 光分子共同組成一條焚光分子能量轉(zhuǎn)移路徑。
[0035]所述SST納米平臺在光激性邏輯電路設計中有η個，其中η為正整數(shù)，且η多1。
[0036] 所述SST納米平臺是由序列互不相同的DNA單鏈一次退火形成，每條DNA單鏈包含 42個堿基，平均分為四段區(qū)域，每段區(qū)域都充當粘性末端。
[0037] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本 發(fā)明進行進一步詳細說明。
[0038] 1.SST自組裝技術
[0039] SST自組裝結構是由序列互不相同的DNA單鏈一次退火形成。每一條DNA單鏈都包 含42個堿基，并平均分為四段區(qū)域，每一段區(qū)域都充當粘性末端，其序列可以根據(jù)需要完全 自主設計。通過DNA單鏈的特異性結合，在其周圍圍繞著4條序列特異的DNA單鏈。DNA單鏈會 在第21或第22個堿基處向上翻折，正是由于上下兩段區(qū)域都包含偶數(shù)個雙螺旋堿基，使得 DNA單鏈很容易地形成"U"字形的分子瓦片結構，上下兩個區(qū)域分別含有兩個DNA螺旋周期， 每一個區(qū)域都能夠特異性地結合一個"U"形的分子瓦片結構，如圖9所示。"U"型分子瓦片結 構由于DNA堿基對的特異性結合，向四周生長，最終形成彼此相連的DNA分子畫布。
[0040] 如果把每一條DNA單鏈抽象成一個個"磚塊"，每一個"磚塊"的尺寸是3納米X 7納 米。分子畫布就是由一個個"磚塊"堆砌而成。在設計不同形狀的平面結構時，就像在矩形的 DNA分子畫布上剪紙一樣，去除不必要的DNA單鏈部分，保留圖形結構所在位置的DNA單鏈， 將保留的DNA單鏈進行一次退火自組裝便可形成。同時為了防止生成結構之間的群聚現(xiàn)象， 需要在DNA單鏈的周圍布置上邊緣保護鏈。邊緣保護鏈的一半堿基與內(nèi)部的暴露鏈互補結 合，另一半序列全部用堿基T來構成。對比DNA折紙結構，由于該方法不必用到長的腳手架 鏈，DNA鏈的序列設計更加靈活。每一條DNA單鏈都可以用來修飾熒光基團或者納米粒子，其 裝載納米粒子的密度和位置的控制能力是DNA折紙的兩倍。
[0041] 2.熒光分子位置的轉(zhuǎn)移系統(tǒng)設計
[0042] 在SST納米平臺構建的基礎上，如圖1所示，加入輸入鏈A1，由于al小支點域序列的 特異性結合，鏈A1打開了鏈s4的發(fā)卡結構，其中被隱藏的小支點域yl暴露出來，小支點域yl 的暴露，導致與燃料鏈Π 發(fā)生鏈置換反應，同時打開新的小支點域xl，接下來xl域的結合導 致Cy3染料從s4鏈的位置被成功轉(zhuǎn)移到s2鏈的位置。為了表述方便，如圖1(d)所示，用矩形 的方框來表示SST納米平臺，用不同的圓來表示熒光分子的位置，箭頭表示熒光分子的轉(zhuǎn)移 路徑，系統(tǒng)框圖可以清晰地表示該熒光分子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的工作過程。Fluorescein和Cy3.5熒 光分子被分別修飾在鏈si和鏈s3的5 '端，把Fluorescein熒光分子作為供體來提供能量，它 能夠接收波長為490納米的激光能量。通過用波長為490納米的激光照射，同時觀察波長為 597納米的激光強度，來判斷有沒有進行熒光能量的傳遞，如圖2所示，在起初狀態(tài)，由于沒 有完整的熒光能量轉(zhuǎn)移路徑，所以并不能造成熒光的傳遞，而在熒光分子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)發(fā)生后， 熒光能量轉(zhuǎn)移路徑被成功構建，從而導致能量的傳遞，并把這種能量的傳遞表示為邏輯輸 出"Γ。
[0043] 3.光激性邏輯電路設計
[0044]為了構造不同功能的邏輯門，我們需要構造多個熒光分子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，如圖3所示。 對于圖3 (a)來說，表述的是在輸入鏈A2和燃料鏈f2的作用下，Cy3.5熒光分子從初始鏈s5位 置轉(zhuǎn)移到鏈s3位置；圖3(b)來說，表述的是在輸入鏈A3和燃料鏈f3的作用下，Cy3熒光分子 從初始鏈s3位置轉(zhuǎn)移到鏈s2位置。首先構造兩輸入的邏輯與門電路。在與門電路用到了 4種 熒光分子，它們的熒光特性如表1所示。在這個電路里，必須設計兩個獨立的熒光分子轉(zhuǎn)移 系統(tǒng)，使得兩個熒光分子在轉(zhuǎn)移后能夠和預先綁定好的熒光分子形成一條熒光能量轉(zhuǎn)移通 路。如圖4所示。Fluorescein和Alexa Fluor 610焚光分子被分別作為供體和受體。當只加 入輸入鏈A1，根據(jù)轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，Cy3熒光分子從預先綁定位置(鏈s4位置)轉(zhuǎn)移到鏈s2位置，由 于鏈s2位置和鏈s6位置較遠，且Cy3和Alexa Fluor 610焚光分子光譜重疊少，并不能形成 熒光共振能量轉(zhuǎn)移路徑，輸出為"0" ；當向溶液中只加入輸入鏈A2時，根據(jù)熒光分子轉(zhuǎn)移系 統(tǒng)，Cy3.5熒光分子從預先綁定位置(鏈s5位置)轉(zhuǎn)移到鏈s3位置，由于鏈si位置和鏈s3位置 較遠，且Fluorescein和Cy3.5焚光分子光譜重疊很少，并不能形成焚光共振能量轉(zhuǎn)移路徑， 輸出為"〇"；有且只有同時加入輸入鏈A1和A2,能夠形成一條完整的熒光共振能量轉(zhuǎn)移路 徑，且供體的熒光能量經(jīng)過了3步轉(zhuǎn)移，最終被受體熒光分子吸收。在與門電路的設計中， Cy3和Cy3.5熒光分子就像橋梁一樣，在DNA鏈置換反應的幫助下接通整個能量傳遞路徑。用 波長為490納米的激光來激發(fā)供體。使得供體發(fā)出能量，歷經(jīng)3步能量轉(zhuǎn)移，最終能夠得到由 Alexa Fluor 610發(fā)出的波長為630納米的激光，并以此來作為邏輯輸出"1"。因此，基于SST 結構的兩輸入的邏輯與門電路被成功地構建。
[0045] 表1熒光分子的熒光特性
[0047] 在兩輸入邏輯與門電路的基礎上，構造了或門這一基本的邏輯基元。系統(tǒng)的簡化 圖如圖5所示。為了構造或邏輯電路，就必須讓相同類型的熒光分子在不同的輸入鏈作用下 被轉(zhuǎn)移到相同的目的地位置。為了實現(xiàn)這個目標，SST平臺上最初熒光分子的排布不同于邏 輯與門電路中熒光分子的排布，DNA鏈s3和s4上都被修飾上Cy3熒光分子，當向溶液中加入 輸入鏈A1，根據(jù)焚光分子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，Cy3焚光分子就從鏈s4的位置轉(zhuǎn)移到s2位置，在si、s2、 S7三個位置的熒光分子形成熒光共振能量轉(zhuǎn)移通路，其具體的鏈置換反應過程如圖1(a)所 不。
[0048] 當向溶液中加入輸入鏈A3時，根據(jù)熒光分子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，Cy3熒光分子從鏈s3的位置 轉(zhuǎn)移到s2位置，形成熒光共振能量轉(zhuǎn)移通路，具體的鏈置換反應過程如圖3(b)所示;這兩個 獨立的轉(zhuǎn)移系統(tǒng)都可使得Cy3熒光分子綁定到鏈s2的位置，從而和Fluorescein、Cy3.5熒光 分子形成熒光共振能量轉(zhuǎn)移通路。證實了輸入鏈A1和A3是或的關系。在該系統(tǒng)中， Fluorescein焚光分子作為供體，Cy3.5焚光分子作為受體，能量經(jīng)過了2步轉(zhuǎn)移，到達受體 熒光分子。Cy3熒光分子就像橋梁一樣，接通整個能量傳遞路徑。用波長為490納米的激光來 激發(fā)供體。使得供體發(fā)出能量，歷經(jīng)2步能量轉(zhuǎn)移，最終能夠得到由Cy3.5熒光分子發(fā)出的波 長為597納米的光，并以此來作為邏輯輸出"1"。因此，基于SST結構的兩輸入的邏輯或門電 路被成功地構建。
[0049] 對于非門的構建就十分容易，其反應簡化圖如圖5(d)所示，為了構造非門，只需破 壞原有的熒光能量傳遞路徑即可。在最初狀態(tài)，能量的轉(zhuǎn)移路徑沿著鏈sl、s2、s7的方向進 行傳遞。一旦加入輸入鏈A4,根據(jù)熒光分子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，Cy3熒光分子從鏈s2的位置轉(zhuǎn)移到鏈 S4位置，導致原有的熒光能量傳遞路徑被切斷，能量不能夠進行有效的傳遞，從而成功構建 非門邏輯電路。
[0050] 在這三種門電路的設計中，各個熒光分子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)都是同時進行的，具有高度的 并行性，相比于DNA鏈在液相下通過分子擴散來一步步級聯(lián)，用局部熒光能量的共振的方式 來構建分子邏輯電路，其計算速度要快的多。同時，這三種電路只是最基本的邏輯基元，通 過組合這三種最基本的邏輯基元構建大型復雜的光激性邏輯電路就顯得十分容易。
[0051] 4.仿真及分析
[0052] 基于SST納米平臺的熒光分子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)通過擴展版的DSD軟件得到證實，如圖6所 不。
[0053] 在輸入鏈A1的作用下，鏈s4成功地綁定到鏈s2位置，并導致zl小支點的暴露，同時 利用報告復合物來檢測這個轉(zhuǎn)移過程，導致輸出鏈cl被置換出來，通過檢測單鏈cl的濃度 來表征這個轉(zhuǎn)移過程。設置輸入鏈的濃度均為100納摩爾每升，類似于電子電路中高低電平 的設置方法，規(guī)定只要鏈的濃度小于等于10納摩爾每升時，認定該信號鏈處于"OFF"狀態(tài)； 鏈的濃度大于等于90納摩爾每升時，認定該信號鏈處于"0N"狀態(tài)。
[0054]熒光分子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的仿真曲線正如圖7(a)所示，設定反應持續(xù)時間為2000秒，即 認為鏈置換反應在2000秒時已反應充分，圖中紅色和藍色曲線描述的就是輸入鏈A1和輸出 鏈cl的濃度隨時間t的變化趨勢。與門電路是通過兩個獨立的熒光分子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)來實現(xiàn)的。 如圖8所示，在在輸入鏈A1和A2的作用下，鏈s4成功地綁定到鏈s2位置;鏈s5成功地綁定到 鏈s3位置，實現(xiàn)了對兩個熒光分子的轉(zhuǎn)移，其仿真曲線正如圖7(b)所示，由于這兩個轉(zhuǎn)移系 統(tǒng)的方法一樣，導致輸入鏈A1和A2的濃度變化趨勢相同，報告復合物的濃度變化趨勢也相 同，兩個轉(zhuǎn)移系統(tǒng)都導致輸出鏈cl的釋放，最終cl鏈的濃度接近200納摩爾每升，基于SST納 米平臺的與門電路被成功地仿真。
【主權項】
1. 一種基于SST納米平臺的光激性邏輯電路設計方法，其特征在于:所述SST納米平臺 通過DNA自組裝設有熒光分子，在DNA鏈置換過程中，排布熒光分子的位置，重置后的熒光分 子之間形成焚光分子能量轉(zhuǎn)移路徑。2. 如權利要求1所述的基于SST納米平臺的光激性邏輯電路設計方法，其特征在于:所 述光激性邏輯電路設計的具體步驟如下： (1) 基于SST納米平臺自組裝技術原理，設計反應系統(tǒng)中需要的輸入鏈A1、燃料鏈Π 以 及SST納米平臺結構； (2) 熒光分子位置的初始化:延長SST納米平臺結構上參與反應的單鏈一個發(fā)卡結構的 區(qū)域，在帶有發(fā)卡結構的DNA鏈s4上修飾Cy3熒光分子、DNA鏈si上修飾Fluorescein熒光分 子、DNA鏈s3上修飾Cy3.5熒光分子； (3) 焚光分子位置的轉(zhuǎn)移：向反應系統(tǒng)中加入輸入鏈A1后，在輸入鏈A1上小支點域al的 特異性作用下，DNA鏈s4的發(fā)卡結構打開，DNA鏈s4上隱藏的小支點域y 1暴露出來，小支點域 yl與燃料鏈Π 發(fā)生鏈置換反應，同時打開新的小支點域xl，小支點域xl與DNA鏈s2上的X*片 段結合，導致Cy3熒光分子從DNA鏈s4轉(zhuǎn)移到DNA鏈s2; (4) 光激性信號的傳遞:在DNA鏈si上修飾有Fluorescein熒光分子，DNA鏈s3上修飾有 Cy3.5焚光分子，F(xiàn)luorescein焚光分子作為供體，在441 ±49納米波長激光的激發(fā)下，接收 能量之后，本身發(fā)出462±51納米的激光，激光去激發(fā)下一級的Cy3焚光分子，發(fā)出509±56 納米，通過兩步熒光分子能量轉(zhuǎn)移，作為最終受體的Cy3.5熒光分子吸收Cy3熒光分子發(fā)出 的激光，發(fā)出538±59納米波長的激光;Fluorescein熒光分子、Cy3熒光分子和Cy3.5熒光分 子共同組成一條焚光分子能量轉(zhuǎn)移路徑。3. 如權利要求1或2所述的基于SST納米平臺的光激性邏輯電路設計方法，其特征在于： 所述SST納米平臺在光激性邏輯電路設計中有η個，其中η為正整數(shù)，且η>1。4. 如權利要求1所述的基于SST納米平臺的光激性邏輯電路設計方法，其特征在于:所 述SST納米平臺是由序列互不相同的DNA單鏈一次退火形成，每條DNA單鏈包含42個堿基，平 均分為四段區(qū)域，每段區(qū)域都充當粘性末端。
【文檔編號】C12Q1/68GK105969869SQ201610395350
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】牛瑩, 張勛才, 崔光照, 孫軍偉, 耿盛濤, 韓風, 王延峰
【申請人】鄭州輕工業(yè)學院