[发明专利]一种基于核酸的生物逻辑门与逻辑电路的构建方法

说明书

本发明研制了一种新颖的利用特定功能化核酸序列实现生物逻辑运算的方法，且通过串联实现了复杂逻辑电路运算。该方法以功能化核酸序列为基础，通过链取代与磁性分离技术，实现信号的输入与运算和输出信号链的分离，之后利用游离信号链在一定实验条件下形成的G‑四联体结构催化ABTS‑H₂O₂的氧化反应，使之生成具有不同波长吸收的ABTS⁺，通过对其前后紫外吸收情况的检测分析即可得出输出信号的真或假(Ture or False)对于计算机计算中二进制的0或1。在此基础之上，我们亦探索了利用来自细胞中micro‑RNA作为输入信号时的最佳反应条件，能够更好的实现与现实细胞应用的对接，此方法运算效率高，抗干扰性强，就有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及计算生物学的研究领域，具体为一种基于核酸的生物逻辑门与逻辑电路的构建方法。

背景技术

计算生物学(Computational Biology)是生物学的一个分支。根据美国国家卫生研究所(NIH)的定义，它是指开发和应用数据分析及理论的方法、数学建模和计算机仿真技术，用于生物学、行为学和社会群体系统的研究的一门学科。英国著名的数学家和逻辑学家，计算机逻辑的奠基者阿兰·麦席森·图灵(Alan Mathison Turing，1912-1957)，曾指出，向日葵螺旋数目是一个Fibonacci数字，而且动物皮肤的形成模式也可以被描述为一种反应扩散模型(reaction diffusion model)，当时图灵缺乏数据以及计算能力建立这一模型。随着科技的发展，今天我们可以获取大量的数据，计算能力也大幅度提高，因此可以从新的观点来分析生命的机制。

如果将生命体看成一架极其精密的机器，那么每个生命活动，诸如蛋白质表达、细胞间的信号传送，都可以通过计算机的模拟计算来重现。计算生物学使得传统生命研究走向定量化、精确化，而且可以在系统层面上进行观察研究，更能够深入的剖析在机器和生物机体之间是否存在根本的差异的问题。

目前英国伦敦帝国理工学院的研究人员曾利用肠道细菌和DNA片段成功地构建出了可用于处理信息的“生物逻辑门”，但是由于需要细菌媒介以及外界酶参与需求等因素的影响导致其实际应用性不强。

逻辑门是计算机的基础，它是一种对输入的信息进行逻辑运算，然后输出信息的装置。通过对不同的逻辑门进行各种组合，就可以搭建出复杂的计算机电路。本专利中通过我们所特殊设计的核酸序列结构可以在不需要外界催化剂、酶与细菌等因素的参与下，高效快捷的复制出当前计算机所用电路逻辑门相似的生物逻辑门，并成功的将其串联形成逻辑电路，这一成果能够推动研发出新一代的生物计算机，并将其推广到生物信息处理应用中去。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种基于核酸的生物逻辑门与逻辑电路的构建方法，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种基于核酸的生物逻辑门与逻辑电路的构建方法，包括以下步骤：

(a)利用提取试剂盒从肿瘤细胞中提取出具有标志性作用的Micro-RNA；Micro-RNA为MiR-21、MiR-182、MiR-195。

(b)将构成逻辑门的底链核酸与表面羧基修饰的磁珠混合，使用浓度为0.2mol/L的NHS将底链核酸上修饰的氨基进行活化，使浓度为用0.8mol/L的EDC使磁珠表面上修饰的羧基进行活化，EDC与NHS两者共同作用，促进羧基与氨基间缩合反应的进行,通过缩合反应，利用肽键将两者链接在一起；所述的NHS(N-羟基琥珀酰亚胺)使用浓度为0.2mol/L，EDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)使用浓度为0.8mol/L，其所述的NHS(N-羟基琥珀酰亚胺)使用浓度为0.2mol/L，EDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐)使用浓度为0.8mol/L，其所述的反应条件为EDC常温活化羧基修饰磁珠30分钟后，加入底链核酸37℃摇床振荡反应12小时。