鉴定核酸序列中组分的方法技术

本发明专利技术提供了基于聚合酶合成用电子方法在单分子水平鉴定或测序DNA或RNA分子的方法。在单分子水平鉴定或测序DNA或RNA分子的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】鉴定核酸序列中组分的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年5月27日提交的美国临时申请序列号62/853,119和2019年6月14日提交的美国临时申请序列号62/861,675的优先权，其整体公开内容通过引用纳入本文。


[0003]本专利技术的实施方式涉及用于电子测序器件的方法和生物化学材料，以利用酶读取核酸序列中的单个核苷酸。
[0004]现有技术和背景
[0005]在整篇本申请中，引用了本专利技术所涉及的各种出版物、专利和专利申请。这些出版物全文的公开内容被描述为本领域的现有技术。另外，在本申请中，本专利技术主要通过DNA和DNA聚合酶合成来说明。只需稍作修改，相同的机制、原理和特征也适用于RNA和RNA聚合酶合成，例如用三磷酸脱氧核糖核苷(dNTP)替换三磷酸核苷(NTP)，用核糖替换脱氧核糖，等等。
[0006]现有技术(US 9,862,998和10,233,493)公开了一种通过监测用荧光染料标记的DNA聚合酶的构象变化检测核苷酸纳入DNA的方法。根据酶和染料，不同的核苷酸(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生物聚合物的鉴定、表征或测序的系统，其包括，(a)非导电性基材；(b)第一电极和第二电极彼此相邻放置在所述非导电性基材上形成的纳米间隙；(c)纳米结构，被配置为尺寸相当于所述纳米间隙并且通过化学键一端附接到所述第一电极，另一端附接到所述第二电极桥接所述纳米间隙；(d)附接到所述纳米结构上并配置为进行生物聚合物合成反应的DNA或RNA聚合酶；(e)促进生物聚合物合成反应的反应混合物；(f)施加在所述第一电极和所述第二电极之间的偏压；(g)记录通过所述纳米结构的电流波动的器件，所述电流波动是由附接到所述纳米结构上的聚合酶引发的构象改变导致的所述纳米结构内部变形导致的；和(h)用于数据分析鉴定生物聚合物或生物聚合物的亚单位的软件；其中所述生物聚合物是DNA分子、RNA分子或寡核苷酸或其组合，并且是双链或单链的、线性或环状的、天然的、修饰的或合成的及其组合。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述非导电性基材包括：硅、氧化硅、氮化硅、玻璃、二氧化铪、其他金属氧化物、任何非导电性聚合物膜、具有氧化硅或氮化硅或其他非导电性涂层的硅、具有氮化硅涂层的玻璃、其他非导电性有机材料和/或任何非导电性无机材料。3.如权利要求1所述的系统，其中所述纳米结构是下述的其中之一或其组合：(a)DNA纳米结构，由天然的、修饰的或合成的脱氧核糖核酸制成；(b)RNA纳米结构，由天然的、修饰的或合成的核糖核酸制成；(c)肽纳米结构，由天然的、修饰的或合成的氨基酸制成；和(d)分子线，由任何一种或多种天然的、修饰的或合成的导电性生物聚合物制成。4.如权利要求1所述的系统，其中所述纳米结构包含固体纳米线，由选自下组的金属材料制成：铂(Pt)、钯(Pd)、钨(W)、金(Au)、铜(Cu)、钛(Ti)、钽(Ta)、铬(Cr)、TiN、TiNx、TaN、TaNx、银(Ag)、铝(Al)和其他金属，及其组合。5.如权利要求1所述的系统，其中所述纳米结构包括单层的或多层的碳纳米管或石墨烯片，或其组合。6.如权利要求1所述的系统，其中所属纳米结构是所述聚合酶，其中所述聚合酶被直接附接至所述两个电极，桥接所述纳米间隙，并允许所述电子电流通过。7.如权利要求1所述的系统，其中所述DNA聚合酶选自下组：天然的、突变的、表达的或合成的A、B、C、D、X、Y和RT族的DNA聚合酶，其包括T7 DNA聚合酶、Phi29 DNA聚合酶、Taq聚合酶、DNA聚合酶Y、DNA聚合酶Pol I、Pol II、Pol III、Pol IV和Pol V、Polα(阿尔法)、Polβ(贝塔)、Polσ(西格玛)、Polλ(兰姆达)、Polδ(德尔塔)、Polε(艾普希龙)、Polμ(缪)、Pol I(埃欧塔)、Polκ(卡帕)、polη(艾塔)和末端脱氧核苷酰转移酶、端粒酶，及其组合。8.如权利要求1所述的系统，其中所述RNA聚合酶选自下组：天然的、突变的、表达的或合成的病毒RNA聚合酶，其包括T7 RNA聚合酶；和真核生物RNA聚合酶，其包括RNA聚合酶I、RNA聚合酶II、RNA聚合酶III、RNA聚合酶IV和RNA聚合酶V；以及古菌RNA聚合酶，及其组合。9.如权利要求1所述的系统，其进一步包括配置为用作栅电极的第三电极，其中与所述第一和所述第二电极一起形成FET型纳米间隙器件。10.如权利要求1所述的系统，其中所述反应混合物包含以下三磷酸核苷混合物的至少
其一或其组合：(a)至少天然存在的三磷酸核苷；(b)至少γ
‑
取代的天然存在的三磷酸核苷，其包含供电子基团或吸电子基团；(c)至少天然存在的三磷酸核苷的β，γ
‑
X类似物，具有取代了天然存在的三磷酸核苷的β，γ
‑
桥接O的X部分；(d)至少α
‑
硫代
‑
dNTP或α
‑
硫代
‑
NTP；(e)至少α
‑
硼烷代
‑
dNTP或α
‑
硼烷代
‑
NTP；(f)至少α
‑
硼烷代
‑
α
‑
硫代
‑
dNTP或α
‑
硼烷代
‑
α
‑
硫代
‑
NTP；(g)至少α
‑
硒代
‑
dNTP或α
‑
硒代
‑
NTP；(h)至少α
‑
R
‑
磷酰基
‑
β，γ
‑
二磷酸脱氧核糖核苷；(i)至少β，γ
‑
X
‑
α
‑
Z
‑
dNTP类似物或β，γ
‑
X
‑
α
‑
Z
‑
NTP类似物；和(j)至少γ
‑
R
‑
α
‑
Z
‑
dNTP类似物或γ
‑
R
‑
α
‑
Z
‑
NTP类似物，其中所述dNTP被配置用于DNA合成且NTP被配置用于RNA合成。11.如权利要求1所述的系统，其中所述反应混合物包含以下所述至少其一或其组合：(a)dNTP或NTP，其包含经修饰的糖，其中所述糖环中的氧被具有不同电子负性的原子替换；(b)dNTP或NTP，其包含含有人工遗传聚合物异种核酸(XNA)的核苷单元；(c)dNTP或NTP，其包含5
‑
位由选自下组的分子修饰的嘧啶碱基：吸电子基团、供电子基团、乙基基团、乙烯基、乙炔基及其组合，官能团附接其上；和(d)dNTP或NTP，其包含7
‑
位由选自下组的分子修饰的嘌呤碱基：吸电子基团、供电子基团、乙基基团、乙烯基、乙炔基及其组合，官能团附接其上；和其中所述dNTP被配置用于DNA合成且NTP被配置用于RNA合成。12.如权利要求1所述的系统包含多个纳米间隙传感器，其中每个纳米间隙传感器包括一对电极、纳米结构、聚合酶、反应混合物和与单个纳米间隙相关的任何特征。13.如权利要求12所述的系统，其中所述多个纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：通用测序技术公司，
类型：发明
国别省市：