用于DNA计算芯片的寡核苷酸序列制造技术

本发明专利技术公开一组用于ＤＮＡ芯片计算的寡核苷酸序列。该组序列中每条序列的长度为１２碱基，满足以下约束条件，生成２２条母序列：每条序列Ｇ＋Ｃ含量均为５０％；任一序列Ａ与任一其他序列Ｂ之间比对得分不超过４，其中：Ａ、Ｂ不同；任一序列Ａ与任一序列Ｂ的完全互补序列之间的比对得分不超过４，其中：Ａ、Ｂ不同，或者Ａ、Ｂ相同；应用于光导原位合成法制作芯片，或者应用于点样法制作芯片。这些序列杂交稳定性好，无错配，杂交信号强，可用于计算多种ＮＰ问题，具有通用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种基因
的寡核苷酸序列，特别是一种用于DNA计算芯片的寡核苷酸序列。
技术介绍
DNA计算是近年来发展起来的一个新领域。1994年Adleman(Science，1994，2661021-1024)首次以DNA序列作为信息载体，在试管中利用分子生物学试验技术解决了七顶点的Hamilton路径问题。之后许多学者提出了针对不同NP问题的多种的DNA计算模型，这些DNA计算均是在溶液体系中的计算。尽管在溶液中可以实现多种DNA计算，然而溶液中的反应也存在若干难以克服的问题，如中间产物分离困难、反应体系复杂、中间过程难以监控、反应的可重复性较差、与电子计算机难以实现杂合等，为了解决这些问题，需要发展基于表面的DNA计算，即将DNA序列固定在表面上，然后进行计算反应，如杂交、酶切等，最后输出计算结果。Frutns等在“核酸研究”杂志(Nucleic Acids Research，1997，254748-4757)发表了他们设计的一系列DNA表面计算用寡核苷酸序列。他们采用含8碱基的可变序列来代表不同的数据，该8碱基可变序列满足三个要求(1)每条序列的G+C含量均在50％；(2)集合中任意两条序列A、B之间对应位置相同碱基个数不超过4个；(3)集合中任意一条序列A与任意一条序列B(A、B可以相同)的互补序列对应位置相同碱基个数不超过4个。在以上条件的限制下，从48＝65536个序列中一共筛选出了108种序列。这些序列被固定到固体表面，依据算法对这些序列进行杂交、酶切、解链或延伸等反应，最后输出计算结果。但是对于芯片表面的杂交反应而言，由于寡核苷酸序列杂交稳定性的要求，通常序列长度需要超过12碱基，低于这个长度，杂交稳定性差，信号弱。尽管Frutns等设计了108种序列，但这些序列的可变区长度只有8碱基，如果用于DNA芯片计算，则不能同时保证杂交稳定性和无杂交错配。需要对Frutns等的结果进行改进才能满足我们的DNA表面计算的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于DNA计算芯片的寡核苷酸序列。这些序列长度为12碱基，杂交稳定性好，无错配，能够满足芯片计算需要，用于计算多种NP问题，具有通用性。本专利技术是通过以下技术方案实现的。本专利技术的寡核苷酸序列中每条序列的长度为12碱基，满足以下约束条件，生成22条母序列每条序列G+C含量均为50％；任一序列A与任一其他序列B之间比对得分不超过4，其中A、B不同；任一序列A与任一序列B的完全互补序列之间的比对得分不超过4，其中A、B不同，或者A、B相同；应用于光导原位合成法制作芯片，或者应用于点样法制作芯片。在Smith和Waterman提出的DNA序列局部比对方法(J.Mol.Biol.1981，147，195-197)基础上，对寡核苷酸序列进行不带空位的局部比对，用比对得分来代表两条序列之间的相似程度。针对长度为m的具体一序列，比对得分的计算原则为进行的DNA序列不带空位的局部比对，用比对得分来代表两条序列之间的相似程度，配对得1分，错配得-2分，比对得分值限制在m/3-m/2，采用这种程序对用于DNA芯片计算的寡核苷酸序列进行筛选。母序列按以下方式扩展一倍将母序列中的任一序列通过加入其完全互补序列01.tgaagcgcgtta12.caaggacatacg02.cagactagcctt13.gtacagtccaac03.aagacgggaaac14.aatggggtagct04.gcagtatccaca15.acaccactaagc05.aggaactgagct16.agcttgtgtcgt06.ctctgatcttcg17.aggtcacttacc07.acccaaatcgca18.tcgctaaagggt08.gatcacatgcgt19.ctgactttctcc09.gaacacgccata20.tcggttatcgga10.gcgtaaatgctg21.ttctggtcgaac11.actctcaactcc22.ggtactactcac构成一对序列，则22条母序列扩展为22对，总序列个数变为44条，记为SEQ IDNO.1，用于DNA计算芯片。每对序列对应于NP问题中一个变量的0和1两种状态，则一共对应NP问题中的22个变量。由于在本专利技术涉及的DNA计算芯片算法中，一个变量的两种状态不可能同时用于杂交计算反应，因此，即使这两种状态的对应寡核苷酸链完全互补，也不会对计算产生影响。22对序列如下，记为SEQ ID NO.1，其中01与02为一对序列，03与04为一对序列，依次类推01.tgaagcgcgtta23.caaggacatacg02.taacgcgcttca24.cgtatgtccttg03.cagactagcctt25.gtacagtccaac04.aaggctagtctg26.gttggactgtac05.aagacgggaaac27.aatggggtagct06.gtttcccgtctt28.agctaccccatt07.gcagtatccaca29.acaccactaagc08.tgtggatactgc30.gcttagtggtgt09.aggaactgagct31.agcttgtgtcgt10.agctcagttcct32.acgacacaagct11.ctctgattcgtc33.aggtcacttacc12.gacgaatcagag34.ggtaagtgacct13.acccaaatcgca35.tcgctaaagggt14.tgcgatttgggt36.accctttagcga15.gatcacatgcgt37.ctgactttctcc16.acgcatgtgatc38.ggagaaagtcag17.gaacacgccata39.tcggttatcgga18.tatggcgtgttc40.tccgataaccga19.gcgtaaatgctg41.ttctggtcgaac20.cagcatttacgc42.gttcgaccagaa21.actctcaactcc43.ggtactactcac22.ggagttgagagt44.gtgagtagtacc利用点样法制作芯片时，为了适合固定，在长12碱基可变序列的5’端加上连接臂，在连接臂末端再结合上与基底反应的活性集团。本专利技术具有实质性特点和显著进步，本专利技术所述的22对寡核苷酸序列可用于22个变量的DNA芯片表面计算使用，杂交稳定性好，无错配情况发生，杂交信号强，适用于任何可采用DNA表面芯片计算的NP问题，具有很大的潜在应用价值。具体实施例方式实施例112碱基变量母序列(n＝22)配对测试结果(比对得分以矩阵排列表示)
技术实现思路
中约束条件(3)“任一序列A与任一其他序列B之间比对得分”测试结果，其中第一行和第一列均代表寡核苷酸序列的序号，表格内的数值代表比对得分(对角线的12表示序列与自身的比对得分)
技术实现思路
中约束条件(4)“任一序列A与任一序列B(A、B可以相同)的完全互补序列之间的比对得分”测试结果 以上测试结果表明所选的22条序列均满足说明书中
技术实现思路
中的第(3)条和第(4)条约束本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于ＤＮＡ计算芯片的寡核苷酸序列，其特征在于，该组序列中每条序列的长度为１２碱基，满足以下约束条件，生成２２条母序列：①每条序列Ｇ＋Ｃ含量均为５０％；②任一序列Ａ与任一其他序列Ｂ之间比对得分不超过４，其中：Ａ、Ｂ不同；③任一序列Ａ与任一序列Ｂ的完全互补序列之间的比对得分不超过４，其中：Ａ、Ｂ不同，或者Ａ、Ｂ相同；④应用于光导原位合成法制作芯片，或者应用于点样法制作芯片。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓东，吕鸣，胡钧，贺林，张治洲，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]