The invention provides a DNA sequencing method, which uses single-walled carbon nanotubes as a sequencing channel, and the length of the channel can only accommodate two base pairs at a time. The base pairs in the sequencing channel can only have four combinations, namely (CG, CG), CG, AT, CG, and (AT, AT), respectively. Correspondingly, the number of hydrogen bonds between base pairs in the sequencing channel is 6, 5, 4, respectively. The number of hydrogen bonds makes the force of base groups on carbon nanotubes different, and then affects the phonon spectra of carbon nanotubes. For combinations with five hydrogen bonds, the adjacent base pairs need to be judged logically to achieve the sequencing of a single base pair of DNA. At present, conventional solid-state nanoporous channels are too long to achieve single base resolution, while two-dimensional nanoporous can detect single base or base pair, but the detection signal resolution is too low. This sequencing method effectively solves the shortcomings of conventional solid nanopore and improves the resolution of single base pair.
【技术实现步骤摘要】
一种基于逻辑判断的原子尺度DNA测序方法
本专利技术涉及的是一种基于逻辑判断和声子谱测量的单壁碳纳米管对双链DNA的测序方法,通过检测碳纳米管的声子振动图谱(实验上通过检测纳米管的拉曼光谱),实现在原子层次对双链DNA分子的快速测序,该专利技术属于第四代DNA测序方法。
技术介绍
DNA测序技术是一种分析特定DNA片段的碱基对排列方式的技术。该测序技术具有快速、精准和低成本等优势,有利于DNA测序的广泛应用,如用于疾病诊断、生物技术以及对重要物种的基因测序等。纳米孔测序(nanoporesequencing)是第四代DNA测序技术。该技术是利用电泳驱动DNA分子通过纳米孔,并通过阻塞电流法、电容法及隧道电流法等来检测不同类型碱基通过纳米孔时导致的物理参数的变化。目前制备纳米孔的材料主要分为两类,一类是生物纳米孔,即天然的或人工改造过的蛋白质分子,如α溶血素、MpsA蛋白和phi29DNA聚合酶等。另一类是采用微加工技术制备的固态纳米孔,如氮化硅、聚乙烯亚胺(PEI)、二硫化钼和石墨烯等。尽管生物纳米孔可以识别单链DNA上的单个碱基,但蛋白质容易受环境的影响,如环境的pH值、温度和机械振动等均能使蛋白质发生变性,除此之外,蛋白质纳米孔具有不能承受较高的电压、错误率较高和易老化等缺点,这些因素均限制了生物纳米孔在DNA测序中的应用。固态纳米孔不具备生物纳米孔中存在的上述缺点,更重要的是可以将其进行批量生产和器件集成。然而,由于传统的固态纳米孔测序通道太长,无法实现对单个碱基的分辨。目前已经通过大量的理论计算发现,以石墨烯为代表的新一代二维材料纳米孔,用于DNA ...
【技术保护点】
1.一种基于逻辑判断的DNA原子尺度的测序方法,其特征在于,设计出纳米尺度的DNA测序通道,测序通道的长度每次仅能容纳两个碱基对,当双链DNA通过该通道时,通过拉曼光谱检测碳纳米管的声子振动图谱并与计算给出标准振动图谱进行比较,能够实现对碱基对组合(CG,CG)和(AT,AT)的分辨;通过对相邻碱基对的逻辑推断,可以区分碱基对组合(CG,AT)和(AT,CG),进而实现对DNA的单个碱基对的测序功能。
【技术特征摘要】
1.一种基于逻辑判断的DNA原子尺度的测序方法,其特征在于,设计出纳米尺度的DNA测序通道,测序通道的长度每次仅能容纳两个碱基对,当双链DNA通过该通道时,通过拉曼光谱检测碳纳米管的声子振动图谱并与计算给出标准振动图谱进行比较,能够实现对碱基对组合(CG,CG)和(AT,AT)的分辨;通过对相邻碱基对的逻辑推断,可以区分碱基对组合(CG,AT)和(AT,CG),进而实现对DNA的单个碱基对的测序功能。2.根据权利要求1所示的逻辑DNA测序方法,可以设计出DNA测序纳米结构...
【专利技术属性】
技术研发人员:贾瑜,王红艳,牛春要,赵玉,关绍康,
申请(专利权)人:郑州大学,
类型:发明
国别省市:河南,41
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