能够循环使用的DNA分子逻辑门电路及其构建方法和应用.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911356851.9 (22)申请日 2019.12.25 (71)申请人 华北电力大学 地址 102206 北京市昌平区回龙观镇北农 路2号 (72)发明人 杨静张成张欣欣 (74)专利代理机构 北京高沃律师事务所 11569 代理人 董大媛 (51)Int.Cl. G06N 3/12(2006.01) (54)发明名称 一种能够循环使用的DNA分子逻辑门电路及 其构建方法和应用 (57)摘要 本发明提供了一种能够循环使用的DNA分子 逻辑门电路及其构建方法和应用， 属。

2、于分子计算 技术领域， 基于链置换， 在催化DNA电路中， 输入 的DNA燃料链可以循环多次使用： 输入DNA燃料链 可以直接与反应体系反应， 产生输出产物。 在反 应体系不被消耗的情况下维持自身实现信号放 大和传输的功能。 本发明提供的DNA分子逻辑门 电路是构建复杂催化DNA电路的一种合理可行的 方法， 在生物检测、 分子传感、 纳米器件和DNA计 算等领域具有更广泛的应用前景。 权利要求书2页 说明书10页 序列表6页 附图10页 CN 111027698 A 2020.04.17 CN 111027698 A 1.一种能够循环使用的DNA分子逻辑门电路， 其特征在于， 包括DNA折纸基。

3、底、 定位链、 第一功能链、 第一催化链、 第一燃料链和第一核酸内切酶； 所述第一燃料链包括顺次连接的F1链、 第一核酸内切酶酶切位点和F2链； 所述第一燃 料链为单链结构； 所述第一功能链为双链结构； 所述第一功能链的一条链包括顺次连接的F1链、 第一核 酸内切酶酶切位点和F2链； 所述第一功能链的另一条链包括顺次连接的燃料互补链和I链 互补连； 所述第一催化链包括顺次连接的I链和F1链； 所述F1链经过荧光基团修饰； 所述F2链经过猝灭基团修饰； 所述第一功能链通过与定位链连接固定在DNA折纸基底上； 所述第一催化链通过与定位链连接固定在DNA折纸基底上； 所述第一核酸内切酶在第一功能链上。

4、的第一核酸内切酶酶切位点处进行酶切； 所述第 一催化链引发链位移， 与第一功能链上的F2链、 第一功能链上的燃料互补链、 第一功能链上 的I链结合形成复合物； 所述第一功能链上的F1链游离， 产生荧光信号； 通过加入第一燃料链， 将所述复合物中的F2链和第一催化链替换， 形成完整的新的第 一功能链； 原来第一功能链上的F2链游离， 所述第一催化链复位。 2.根据权利要求1所述的电路， 其特征在于， 所述DNA分子逻辑门电路还包括第二功能 链和第二燃料链； 所述第二燃料链包括顺次连接的顺次连接的F1链、 核酸内切酶酶切位点和F2 链； 所述 第二燃料链为单链结构； 所述第二功能链为双链结构； 所。

5、述第二功能链的一条链包括顺次连接的F1链、 核酸内 切酶酶切位点和F2 链； 所述第二功能链的另一条链包括顺次连接的第二燃料互补链和I链 互补链； 所述F2 链经过猝灭基团修饰； 所述第二功能链通过与定位链连接固定在DNA折纸基底上； 所述第二功能链与第一功能链分别位于催化链的两侧； 所述核酸内切酶在所述第二功能链上的核酸内切酶酶切位点处进行酶切； 所述催化链 引发链位移， 与所述第二功能链上的F2 链、 所述第二功能链上的第二燃料互补链、 所述第 二功能链上的I链结合形成复合物； 所述第二功能链上的F1链游离， 产生荧光信号； 通过加入第二燃料链， 将所述复合物中的F2 链和催化链替换， 形。

6、成完整的新的第二功 能链； 原来功能链上的F2 链游离， 所述催化链复位。 3.一种权利要求1所述电路的级联电路， 其特征在于， 还包括第三功能链和第三燃料 链； 所述第三功能链为双链结构， 所述第三功能链的一条链包括顺次连接的H1链、 第三核 酸内切酶酶切位点和H2链； 所述第三功能链的另一条链包括顺次连接的H2链互补链和I链 互补链； 所述第三燃料链为单链结构， 所述第三燃料链包括顺次连接的I链、 H1链互补连、 第三 核酸内切酶酶切位点和H2链互补链； 权利要求书 1/2 页 2 CN 111027698 A 2 所述H1链经过荧光基团修饰； 所述H2链经过猝灭基团修饰； 所述催化链包括。

7、顺次连接的I链和H1链； 所述第三核酸内切酶在所述第三功能链上的核酸内切酶酶切位点处进行酶切； 所述催 化链引发链位移， 与所述第三功能链上的H2链、 所述第三功能链上的H2链互补链、 所述第三 功能链上的I链结合形成复合物； 所述第三功能链上的H1链游离； 通过加入第三燃料链， 将所述复合物中的H2链和催化链替换， H2链游离， 所述催化链复 位， 所述第三燃料链连接在所述第三功能链形成第三复合物； 所述第一核酸内切酶在第一功能链上的第一核酸内切酶酶切位点处进行酶切； 所述第 三复合物引发链位移， 与第一功能链上的F2链、 第一功能链上的第一燃料互补链、 第一功能 链上的I链结合形成第四复合。

8、物； 所述第一功能链上的F1链游离， 产生荧光信号； 通过加入第一燃料链， 将所述第四复合物中的F2链和第一催化链替换， 形成完整的新 的第一功能链， 原来第一功能链上的F2链游离， 第三功能链复位。 4.权利要求13任意一项所述的电路， 其特征在于， 所述DNA折纸基底通过生物素链与 磁珠连接。 5.权利要求13任意一项所述的电路， 其特征在于， 所述第一功能链、 第二功能链或第 三功能链的浓度为10nM。 6.根据权利要求14任意一项所述的电路的制备方法， 包括以下步骤： 将若干DNA基底链、 连接有功能链的定位链、 M13噬菌体DNA、 缓冲液混合、 退火、 纯化获 得所述电路。 7.根。

9、据权利要求6所述的制备方法， 其特征在于， 还包括将所述若干DNA基底链、 连接有 功能链的定位链、 M13噬菌体DNA、 缓冲液与连接有生物素链的磁珠混合。 8.权利要求13任意一项所述的电路在生物检测中的应用。 9.权利要求13任意一项所述的电路在DNA计算中的应用。 10.权利要求13任意一项所述的电路在分子传感或制备电路纳米器件中的应用。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111027698 A 3 一种能够循环使用的DNA分子逻辑门电路及其构建方法和 应用 技术领域 0001 本发明属于分子计算技术领域， 尤其涉及一种能够循环使用的DNA分子逻辑门电 路及其构建方法和应用。 背景技术。

10、 0002 基于可预测的沃森克里克碱基配对原则， DNA在纳米技术领域被广泛应用。 特别是 DNA在分子纳米工程和分子计算领域中起着至关重要的作用。 近年来， 人们已经付出了大量 的努力来设计可靠、 高效和复杂的分子信号电路。 熵驱动DNA电路在逻辑运算方面已经有广 泛的应用。 然而， 在熵驱动电路中， 栅极元件只使用一次就变成了废料， 输入信号作为反应 物在系统中进行反应， 得到相应的输出信号后， 反应系统将无法重新接受新的输入物。 这限 制信号生成催化反应的效率； 也限制了DNA分子逻辑门在各个方面的应用。 发明内容 0003 有鉴于此， 本发明的目的在于提供一种能够循环使用的DNA分子逻。

11、辑门电路及其 构建方法和应用； 本发明提供的DNA分子逻辑门电路基于链置换， 在催化DNA电路中， 输入的 DNA燃料链可以循环多次使用： 输入DNA燃料链可以直接与反应体系反应， 产生输出产物。 在 反应体系不被消耗的情况下维持自身实现信号放大和传输的功能。 0004 为了实现上述发明目的， 本发明提供了以下技术方案： 0005 本发明提供了一种能够循环使用的DNA分子逻辑门电路， 包括DNA折纸基底、 定位 链、 第一功能链、 第一催化链、 第一燃料链和第一核酸内切酶； 0006 所述第一燃料链包括顺次连接的F1链、 第一核酸内切酶酶切位点和F2链； 所述第 一燃料链为单链结构； 0007。

12、 所述第一功能链为双链结构； 所述第一功能链的一条链包括顺次连接的F1链、 第 一核酸内切酶酶切位点和F2链； 所述第一功能链的另一条链包括顺次连接的燃料互补链和 I链互补连； 0008 所述第一催化链包括顺次连接的I链和F1链； 0009 所述F1链经过荧光基团修饰； 0010 所述F2链经过猝灭基团修饰； 0011 所述第一功能链通过与定位链连接固定在DNA折纸基底上； 0012 所述第一催化链通过与定位链连接固定在DNA折纸基底上； 0013 所述第一核酸内切酶在第一功能链上的第一核酸内切酶酶切位点处进行酶切； 所 述第一催化链引发链位移， 与第一功能链上的F2链、 第一功能链上的燃料互。

13、补链、 第一功能 链上的I链结合形成复合物； 所述第一功能链上的F1链游离， 产生荧光信号； 0014 通过加入第一燃料链， 将所述复合物中的F2链和第一催化链替换， 形成完整的新 的第一功能链； 原来第一功能链上的F2链游离， 所述第一催化链复位。 说明书 1/10 页 4 CN 111027698 A 4 0015 优选的， 所述DNA分子逻辑门电路还包括第二功能链和第二燃料链； 0016 所述第二燃料链包括顺次连接的顺次连接的F1链、 核酸内切酶酶切位点和F2 链； 所述第二燃料链为单链结构； 0017 所述第二功能链为双链结构； 所述第二功能链的一条链包括顺次连接的F1链、 核 酸内切。

14、酶酶切位点和F2 链； 所述第二功能链的另一条链包括顺次连接的第二燃料互补链 和I链互补链； 0018 所述F2 链经过猝灭基团修饰； 0019 所述第二功能链通过与定位链连接固定在DNA折纸基底上； 0020 所述第二功能链与第一功能链分别位于催化链的两侧； 0021 所述核酸内切酶在所述第二功能链上的核酸内切酶酶切位点处进行酶切； 所述催 化链引发链位移， 与所述第二功能链上的F2 链、 所述第二功能链上的第二燃料互补链、 所 述第二功能链上的I链结合形成复合物； 所述第二功能链上的F1链游离， 产生荧光信号； 0022 通过加入第二燃料链， 将所述复合物中的F2 链和催化链替换， 形成完。

15、整的新的第 二功能链； 原来功能链上的F2 链游离， 所述催化链复位。 0023 本发明提供了所述电路的级联电路， 还包括第三功能链和第三燃料链； 0024 所述第三功能链为双链结构， 所述第三功能链的一条链包括顺次连接的H1链、 第 三核酸内切酶酶切位点和H2链； 所述第三功能链的另一条链包括顺次连接的H2链互补链和 I链互补链； 0025 所述第三燃料链为单链结构， 所述第三燃料链包括顺次连接的I链、 H1链互补连、 第三核酸内切酶酶切位点和H2链互补链； 0026 所述H1链经过荧光基团修饰； 0027 所述H2链经过猝灭基团修饰； 0028 所述催化链包括顺次连接的I链和H1链； 00。

16、29 所述第三核酸内切酶在所述第三功能链上的核酸内切酶酶切位点处进行酶切； 所 述催化链引发链位移， 与所述第三功能链上的H2链、 所述第三功能链上的H2链互补链、 所述 第三功能链上的I链结合形成复合物； 所述第三功能链上的H1链游离； 0030 通过加入第三燃料链， 将所述复合物中的H2链和催化链替换， H2链游离， 所述催化 链复位， 所述第三燃料链连接在所述第三功能链形成第三复合物； 0031 所述第一核酸内切酶在第一功能链上的第一核酸内切酶酶切位点处进行酶切； 所 述第三复合物引发链位移， 与第一功能链上的F2链、 第一功能链上的第一燃料互补链、 第一 功能链上的I链结合形成第四复合。

17、物； 所述第一功能链上的F1链游离， 产生荧光信号； 0032 通过加入第一燃料链， 将所述第四复合物中的F2链和第一催化链替换， 形成完整 的新的第一功能链， 原来第一功能链上的F2链游离， 第三功能链复位。 0033 优选的， 所述DNA折纸基底通过生物素链与磁珠连接。 0034 优选的， 所述第一功能链、 第二功能链或第三功能链的浓度为10nM。 0035 本发明提供了所述的电路的制备方法， 包括以下步骤： 0036 将若干DNA基底链、 连接有功能链的定位链、 M13噬菌体DNA、 缓冲液混合、 退火、 纯 化获得所述电路。 0037 优选的， 还包括将所述若干DNA基底链、 连接有功。

18、能链的定位链、 M13噬菌体DNA、 缓 说明书 2/10 页 5 CN 111027698 A 5 冲液与连接有生物素链的磁珠混合。 0038 本发明提供了所述的电路在生物检测中的应用。 0039 本发明提供了所述的电路在DNA计算中的应用。 0040 本发明提供了所述的电路在分子传感或制备电路纳米器件中的应用。 0041 本发明的有益效果： 本发明提供的DNA分子逻辑门电路， 基于链置换， 构建了包括 YES门、 OR门和AND门的DNA分子逻辑门电路， 本发明所述的DNA分子逻辑门电路中的燃料链 可以重复利用， 在反应体系不被消耗的情况下维持自身实现信号放大和传输的功能。 0042 进一。

19、步的， 本发明将功能链通过定位链连接至DNA折纸基底上， 能够大大的降低功 能链所需要的浓度， 10nM的功能链连接至DNA折纸基底上产生的信号强度与400nM功能链在 溶液中产生的荧光信号相当。 0043 进一步的， 本发明将所述DNA分子逻辑门电路连接至磁珠上， 通过磁分离技术能够 实现电路的快速、 高通量的回收。 0044 本发明提供的DNA分子逻辑门电路所需要的功能链浓度低、 燃料链可循环使用； 本 发明提供的DNA分子逻辑门电路是构建复杂催化DNA电路的一种合理可行的方法， 在生物检 测、 分子传感、 纳米器件和DNA计算等领域具有更广泛的应用前景。 附图说明 0045 图1为基础Y。

20、ES门原理图； 0046 图2为基础YES门反应原理图； 0047 图3为基础YES门荧光实验结果图； 0048 图4为基础OR门原理图； 0049 图5为基础OR门反应原理图； 0050 图6为基础OR门荧光实验结果图； 0051 图7为基础AND门原理图； 0052 图8为基础AND门反应原理图； 0053 图9为基础AND荧光实验结果图； 0054 图10为可循环利用示意图， 其中蓝色的是ep管， 溶液里面是连接着磁珠的DNA折 纸、 产生荧光的F链； 左中右依次为第一次反应的状态、 用磁力架进行纯化的状态和纯化完 成的状态； 0055 图11实施例13制作DAN折纸基底的DNA链。 具。

21、体实施方式 0056 本发明提供了一种能够循环使用的DNA分子逻辑门电路， 包括DNA折纸基底、 定位 链、 第一功能链、 第一催化链、 第一燃料链和第一核酸内切酶； 0057 所述第一燃料链包括顺次连接的F1链、 第一核酸内切酶酶切位点和F2链； 所述第 一燃料链为单链结构； 0058 所述第一功能链为双链结构； 所述第一功能链的一条链包括顺次连接的F1链、 第 一核酸内切酶酶切位点和F2链； 所述第一功能链的另一条链包括顺次连接的燃料互补链和 I链互补连； 说明书 3/10 页 6 CN 111027698 A 6 0059 所述第一催化链包括顺次连接的I链和F1链； 0060 所述F1链。

22、经过荧光基团修饰； 0061 所述F2链经过猝灭基团修饰； 0062 所述第一功能链通过与定位链连接固定在DNA折纸基底上； 0063 所述第一催化链通过与定位链连接固定在DNA折纸基底上； 0064 所述第一核酸内切酶在第一功能链上的第一核酸内切酶酶切位点处进行酶切； 所 述第一催化链引发链位移， 与第一功能链上的F2链、 第一功能链上的燃料互补链、 第一功能 链上的I链结合形成复合物； 所述第一功能链上的F1链游离， 产生荧光信号； 0065 通过加入第一燃料链， 将所述复合物中的F2链和第一催化链替换， 形成完整的新 的第一功能链； 原来第一功能链上的F2链游离， 所述第一催化链复位。 。

23、0066 在本发明中， 所述DNA分子逻辑门电路包括YES门、 OR门和AND门； 所述AND门为所述 YES门的级联。 0067 在本发明中， 所述YES门的原理图如图1所示， 向所述YES门电路中加入第一核酸内 切酶和第一燃料链， 能够输出荧光信号； 所述YES门的反应原理图如图2所示： 0068 所述第一核酸内切酶在第一功能链上的第一核酸内切酶酶切位点处进行酶切； 所 述第一催化链引发链位移， 与第一功能链上的F2链、 第一功能链上的燃料互补链、 第一功能 链上的I链结合形成复合物； 所述第一功能链上的F1链游离， 产生荧光信号； 暴露单链结构 域； 0069 通过加入第一燃料链， 所述。

24、第一燃料链域单链结构域互补， 将所述复合物中的F2 链和第一催化链替换， 形成完整的新的第一功能链； 原来第一功能链上的F2链游离， 所述第 一催化链复位。 0070 在本发明中， 所述OR门的原理图如图4所示， 向所述OR门电路中加入第一核酸内切 酶和第一燃料链， 能够输出荧光信号； 向所述OR门电路中加入第一核酸内切酶和第二燃料 链， 也能够输出荧光信号。 所述OR门的反应原理图如图5所示； 加入第一核酸内切酶和第一 燃料链的情况与上述YES门一致； 加入第一核酸内切酶和第二燃料链的反应情况如下： 0071 所述核酸内切酶在所述第二功能链上的核酸内切酶酶切位点处进行酶切； 所述催 化链引发。

25、链位移， 与所述第二功能链上的F2 链、 所述第二功能链上的第二燃料互补链、 所 述第二功能链上的I链结合形成复合物； 所述第二功能链上的F1链游离， 产生荧光信号； 0072 通过加入第二燃料链， 将所述复合物中的F2 链和催化链替换， 形成完整的新的第 二功能链； 原来功能链上的F2 链游离， 所述催化链复位。 0073 在本发明中， 所述AND门的原理图如图7所示， 只有同时向所述AND门电路中加入第 一核酸内切酶和第一燃料链、 第三核酸内切酶和第三燃料链的时候， 才能够输出荧光信号。 本发明中， 所述AND门的原理图如图8所示： 0074 所述第三核酸内切酶在所述第三功能链上的核酸内切。

26、酶酶切位点处进行酶切； 所 述催化链引发链位移， 与所述第三功能链上的H2链、 所述第三功能链上的H2链互补链、 所述 第三功能链上的I链结合形成复合物； 所述第三功能链上的H1链游离； 0075 通过加入第三燃料链， 将所述复合物中的H2链和催化链替换， H2链游离， 所述催化 链复位， 所述第三燃料链连接在所述第三功能链形成第三复合物； 0076 所述第一核酸内切酶在第一功能链上的第一核酸内切酶酶切位点处进行酶切； 所 说明书 4/10 页 7 CN 111027698 A 7 述第三复合物引发链位移， 与第一功能链上的F2链、 第一功能链上的第一燃料互补链、 第一 功能链上的I链结合形成。

27、第四复合物； 所述第一功能链上的F1链游离， 产生荧光信号； 0077 通过加入第一燃料链， 将所述第四复合物中的F2链和第一催化链替换， 形成完整 的新的第一功能链， 原来第一功能链上的F2链游离， 第三功能链复位。 0078 在本发明中， 所述DNA折纸基底优选的通过生物素链与磁珠连接； 所述第一功能 链、 第二功能链或第三功能链的浓度优选的10nM。 本发明对所述DNA基底链、 功能链、 定位 链、 燃料链和生物素链的具体序列没有特殊限定， 能够满足本发明上述要求即可。 在本发明 中， 所述荧光基团优选为FAM基团； 所述猝灭集团优选为BHQ-1基团。 在本发明中， 所述磁珠 优选为市售。

28、磁珠。 0079 本发明还提供了所述的电路的制备方法， 包括以下步骤： 0080 将若干DNA基底链、 连接有功能链的定位链、 生物素链、 M13噬菌体DNA、 缓冲液混 合、 退火、 纯化获得所述电路。 在本发明中， 所述缓冲溶液优选为TAE溶液， 更优选为10的 TAE溶液； 所述电路制备过程中还包括用水定容到固定体积。 在本发明中， 所述DNA基底链的 体积优选为50 L； 所述M13噬菌体DNA的体积优选为10 L； 所述10的TAE溶液的体积优选为 20 L； 所述固定体积优选为200 L。 在本发明中， 所述退火的温度优选为4060； 所述退火 的时间优选为812h， 更优选为10。

29、h。 在本发明中， 所述纯化优选的采用DNA纯化试剂盒。 在 本发明具体实施过程中， 优选的首先将所述若干DNA基底链混合形成基底混合链； 然后将所 述基底混合链、 生物素链、 定位链、 功能链和M13混合进行退火形成连接有定位链、 功能链和 生物素链的DNA折纸基底。 在本发明中， 优选的对所述DNA折纸基底进行提纯， 本发明对所述 提纯的方法没有特殊限定， 采用常规的DNA纯化方法即可。 0081 本发明在获得纯化的连接有定位链、 功能链和生物素链的DNA折纸基底后， 优选的 还包括将所述DNA折纸基底与磁珠相连； 通过生物素链将所述DNA折纸基底与所述磁珠相 连。 在本发明的具体实施过程。

30、中， 将所述连接有定位链、 功能链和生物素链的DNA折纸基底 与磁珠混合孵育后， 进行磁分离。 在本发明中， 所述孵育的时间优选为5070min， 更优选为 60min； 所述孵育的温度优选为2030。 本发明对所述磁分离的方法没有特殊限定， 采用 本领域常规的磁分离即可。 0082 在本发明中， 优选的还包括将所述连接磁珠的DNA折纸基底、 燃料链、 核酸内切酶 在一倍cutsmart buffer的体系中进行混合获得电路体系； 对所述电路体系进行荧光测定。 0083 本发明还提供了所述的电路在生物检测、 DNA计算、 分子传感或制备电路纳米器件 中的应用。 本发明提供的DNA分子逻辑门电路。

31、所需要的功能链浓度低、 燃料链可循环使用； 是构建复杂催化DNA电路的一种合理可行的方法， 能够应用于生物检测、 分子传感、 纳米器 件和DNA计算等领域。 0084 下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明， 但是不能把它们理解 为对本发明保护范围的限定。 0085 实施例13中实验材料的来源 0086 (1)所有DNA链都是通过NUPACK软件设计并模拟。 0087 (2)所有设计好的DNA链都是从上海生工购买。 0088 (3)所有DNA链都用实验用水溶解， 并用Nanodrop 2000仪器测定浓度。 0089 (4)所有退火反应都在1TAE/Mg2+缓冲液(40mM Tri。

32、s,20mM acetic acid,2mM 说明书 5/10 页 8 CN 111027698 A 8 EDTA和12.5mM magnesium acetate， 最终溶液pH8.0)中进行。 0090 荧光实验检测： 实验仪器： Agilent， 型号： Mx3005P。 实验程序采用每4分钟检测一 次， 共检测12小时， 温度为37， 检测荧光选择FAM。 0091 以下实施例13中所使用的生物素链的核苷酸序列如下： 0092 27-BIOaaaagattaaaggaattgcgaataaggattagttt(3端修饰生物素)(SEQ ID No.1) 42-BIOtttagactcc。

33、cacgcataaccgatggcttttttt(3端修饰生物素)(SEQ ID No.2) 57-BIOccacattctccattaaacgggtaagccgccacttt(3端修饰生物素)(SEQ ID No.3) 72-BIOtttcaactgtgtcgaaatccgcggtagcgcgttt(3端修饰生物素)(SEQ ID No.4) 176-BIOtttgatgcaaacattgcaacaggaaaaggaaccct(5端修饰生物素)(SEQ ID No.5) 181-BIOtttattaattagaatacgtggcacagttgagtgt(5端修饰生物素)(SEQ ID No.。

34、6) 186-BIOttttcatttcaacgctgagagccagcagagacggg(5端修饰生物素)(SEQ ID No.7) 191-BIOttttttgcacggattagagccgtcaagcctaatg(5端修饰生物素)(SEQ ID No.8) 0093 以下实施例13中所使用的DNA基底链为随机设计的DNA链， 通过NUPACK软件设计 并模拟。 0094 实施例1 0095 DNA分子YES门的构建 0096 YES门定位链的核苷酸序列 0097 0098 YES门功能链的核苷酸序列 0099 0100 0101 DNA分子YES门的构建方法： 0102 将基底链混合获得。

35、基底混合链； 0103 将基底混合链、 生物素链、 相应的定位链、 功能链(详见上表)在1Xtae的buffer 条件下的混合， 加入M13， 50退火10h， 使之形成DNA折纸基底。 说明书 6/10 页 9 CN 111027698 A 9 0104 将形成的DNA折纸基底提纯， 提纯后加入洗好的磁珠。 在室温下孵育1h后进行磁 分离； 0105 将连接磁珠的DNA折纸， nt.bbvci酶， 足量的F荧光链， 在1Xcutsmart buffer的 条件下， 形成25 L的反应体系， 进行荧光测量。 0106 具体操作如下： 0107 DNA折纸基底的制作： 0108 M1310 L 。

36、Staple20 L 10Xtae20 L 183-I1 L 49-I1 L 184-S1 L 52-S1 L so-u1 L f1 L Io-u1 L water113 L 0109 上述表格中的各种成分混合后退火、 纯化； 0110 将磁珠转移到新的管中， 加入等量的洗涤缓冲液， 或至少1mL， 混合(涡旋5s， 或在 滚筒上保持至少5min) 0111 将试管置于磁铁上1min， 弃去上清液。 0112 固定核酸 0113 用2X B&W缓冲液重悬珠子至最终浓度为5 g/ L、 125 g/2.5 L(稀释10倍数) 0114 在蒸馏水中加入等量DNA折纸基底， 将2X B&W缓冲液中的。

37、NaCl浓度从2M稀释到1M， 以达到最佳结合。 0115 在室温下轻轻旋转培养1h； 0116 用磁铁将连有生物素的DNA折纸基底分离23min； 0117 用1X的B&W缓冲液清洗23次 0118 恢复到所需的浓度， 获得电路体系。 0119 测荧光 0120 说明书 7/10 页 10 CN 111027698 A 10 0121 结果如图3所示， F作为输入， 当输入F的时候， 有荧光的产生(橙色)； 当没有F输入 时， 没有荧光产生(蓝色)； 实现了yes门。 0122 实施例2 0123 OR门定位链的核苷酸序列 0124 0125 0126 OR门功能链的核苷酸序列 0127 0。

38、128 DNA分子OR门的构建方法： 0129 将基底链混合获得基底混合链； 0130 将基底混合链、 生物素链、 相应的定位链、 功能链(详见上表)在1Xtae的buffer 条件下的混合， 加入M13， 50退火10h， 使之形成DNA折纸基底。 0131 将形成的DNA折纸基底提纯， 提纯后加入洗好的磁珠。 在室温下孵育1h后进行磁 分离； 0132 将连接磁珠的DNA折纸， nt.bbvci酶， 足量的F荧光链， 在1Xcutsmart buffer的 条件下， 形成25 L的反应体系， 进行荧光测量。 0133 结果如6所示， F和F 作为输入， 当输入F的时候， 有荧光的产生(橙色。

39、)； 当输入F 的 时候， 有荧光的产生(蓝色)； 当没有F或者F 输入时， 没有荧光产生(灰色)； 实现了or门。 说明书 8/10 页 11 CN 111027698 A 11 0134 实施例3 0135 AND门定位链的核苷酸序列 0136 0137 0138 AND门功能链的核苷酸序列 0139 0140 DNA分子AND门的构建方法： 0141 将基底链混合获得基底混合链； 0142 将基底混合链、 生物素链、 相应的定位链、 功能链(详见上表)在1Xtae的buffer 条件下的混合， 加入M13， 50退火10h， 使之形成DNA折纸基底。 0143 将形成的DNA折纸基底提纯。

40、， 提纯后加入洗好的磁珠。 在室温下孵育1h后进行磁 分离； 0144 将连接磁珠的DNA折纸， nt.bbvci酶， 足量的F荧光链， 在1Xcutsmart buffer的 条件下， 形成25 L的反应体系， 进行荧光测量。 0145 结果如9所示， F和F 作为输入。 当只输入F时， 不会产生荧光(蓝色)； 只输入F 时， 不会产生荧光(灰色)； 不输入的时候， 不会产生荧光。 当F和F 一起输入的时候， 产生了荧光 (橙色)， 实现了AND门。 0146 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人 员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干改。

41、进和润饰， 这些改进和润饰也应 说明书 9/10 页 12 CN 111027698 A 12 视为本发明的保护范围。 说明书 10/10 页 13 CN 111027698 A 13 序列表 华北电力大学 一种能够循环使用的DNA分子逻辑门电路及其构建方法和应用 37 SIPOSequenceListing 1.0 1 35 DNA Artificial Sequence 1 aaaagattaa aggaattgcg aataaggatt agttt 35 2 34 DNA Artificial Sequence 2 tttagactcc cacgcataac cgatggcttt ttt。

42、t 34 3 35 DNA Artificial Sequence 3 ccacattctc cattaaacgg gtaagccgcc acttt 35 4 34 DNA Artificial Sequence 4 tttcaactgt gtcgaaatcc gcggtagcgc gttt 34 5 35 DNA Artificial Sequence 5 tttgatgcaa acattgcaac aggaaaagga accct 35 6 34 DNA 序列表 1/6 页 14 CN 111027698 A 14 Artificial Sequence 6 tttattaatt agaa。

43、tacgtg gcacagttga gtgt 34 7 35 DNA Artificial Sequence 7 ttttcatttc aacgctgaga gccagcagag acggg 35 8 34 DNA Artificial Sequence 8 ttttttgcac ggattagagc cgtcaagcct aatg 34 9 27 DNA Artificial Sequence 9 catttaacac caccagcaga agatacg 27 10 52 DNA Artificial Sequence 10 cgccgtcgac gctttctggt ttgccccacg。

44、 tgggaacaaa cggcgagcaa ca 52 11 49 DNA Artificial Sequence 11 gctgcgtcgc gtttatggtg gttccgatgt gagcgagtaa ccgacgata 49 12 27 DNA Artificial Sequence 12 aatggaaact aaaacatcgc cattttg 27 序列表 2/6 页 15 CN 111027698 A 15 13 66 DNA Artificial Sequence 13 gcgtcgacgg cgttttggag tcttggacga ctgtactgct gaggctg。

45、gaa cgagtcttct 60 tacggt 66 14 33 DNA Artificial Sequence 14 cgcgacgcag cgtttaccgt aagaagactc gtt 33 15 45 DNA Artificial Sequence 15 agaagactcg ttccagcctc agcagtacag tcgtccaaga ctcca 45 16 27 DNA Artificial Sequence 16 catttaacac caccagcaga agatacg 27 17 52 DNA Artificial Sequence 17 cgccgtcgac gct。

46、ttctggt ttgccccacg tgggaacaaa cggcgagcaa ca 52 18 50 DNA Artificial Sequence 18 cgctgcgtcg cgtttatggt ggttccgatg tgagcgagta accgacgata 50 19 27 序列表 3/6 页 16 CN 111027698 A 16 DNA Artificial Sequence 19 aatggaaact aaaacatcgc cattttg 27 20 28 DNA Artificial Sequence 20 agtgaatagc tattagtctt taatctta 2。

47、8 21 51 DNA Artificial Sequence 21 ccacacttcg cattttaaat caaaagagcc ttcctgtagc cagttgcaaa a 51 22 66 DNA Artificial Sequence 22 gcgtcgacgg cgttttggag tcttggacga ctgtactgct gaggctggaa cgagtcttct 60 tacggt 66 23 66 DNA Artificial Sequence 23 tgcgaagtgt ggttttcgct gaggtgtcat cgtagcatag agacgctgaa cgagt。

48、cttct 60 tacggt 66 24 45 DNA Artificial Sequence 24 agaagactcg ttcagcgtct ctatgctacg atgacacctc agcga 45 25 33 DNA 序列表 4/6 页 17 CN 111027698 A 17 Artificial Sequence 25 cgcgacgcag cgtttaccgt aagaagactc gtt 33 26 45 DNA Artificial Sequence 26 agaagactcg ttccagcctc agcagtacag tcgtccaaga ctcca 45 27 27。

49、 DNA Artificial Sequence 27 tcatttcaac gctgagagcc agcagag 27 28 52 DNA Artificial Sequence 28 cgccgtcgac gctttacggg caacagctgt aaccgtgcat ctgctaggaa ta 52 29 27 DNA Artificial Sequence 29 gaaacaaagg tcagtattaa cacctgg 27 30 50 DNA Artificial Sequence 30 cgccgtcgac gctttccctg agagagtgat aggtcacgtt gg。

50、taacgcca 50 31 27 DNA Artificial Sequence 31 catttaacac caccagcaga agatacg 27 序列表 5/6 页 18 CN 111027698 A 18 32 52 DNA Artificial Sequence 32 cgccgtcgac gctttctggt ttgccccacg tgggaacaaa cggcgagcaa ca 52 33 66 DNA Artificial Sequence 33 gcgtcgacgg cgttttggag tcttggacga ctgtactgct gaggctggaa cgagtcttc。