[发明专利]酶促DNA修复

说明书

一种或多种酶被用于修复在对数字信息进行编码的合成DNA分子中的损伤。所述酶被包括在修复混合物中，该修复混合物包含以下中的一项或多项：DNA聚合酶、DNA连接酶、T4核酸内切酶、核酸内切酶IV、核酸内切酶VIII和尿嘧啶糖基化酶。修复混合物还可以包含以下中的一项或多项：缓冲溶液、氧化的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)和脱氧核糖核苷三磷酸(dNTP)。合成DNA分子利用修复混合物来被孵化约四个小时。修复溶液的使用允许来自受损DNA分子的数字信息的恢复。

背景技术

合成的脱氧核糖核酸(DNA)具有作为用于数字信息的存储介质的用途。DNA可以比其他存储介质以更高的密度和更长的寿命存储数字信息。然而，DNA易受到来自各种来源的损伤，诸如紫外线(UV)辐射、水解、热损伤、毒素、诱变化学物质和病毒。对DNA分子本身的损伤可能使恢复在核苷酸碱基序列中存储的数字信息变得更加困难或不可能恢复在核苷酸碱基序列中存储的数字信息。存储条件和存储时间长度可以影响损伤的类型和程度。针对极长期存储，诸如数千年，即使在最防护的存储条件下，DNA也有可能遭受损伤。针对短期存储，修复错误的能力可以使较少鲁棒存储选项可行。

有助于准确恢复在受损DNA中编码的数字信息的技术可以提高DNA作为用于数字信息的存储介质的可用性。

发明内容

本公开提供了用于修复DNA以改进在DNA核苷酸序列中存储的数字信息的恢复的技术。DNA通过暴露于包含一种或多种酶(诸如DNA聚合酶、DNA连接酶和(多种)核酸内切酶)的修复混合物来被修复。酶促修复使更多的DNA可用于测序，这转而改进了存储的数字信息从其中取回的序列数据。

恢复存储在DNA中的数字信息可以包括：通过聚合酶链反应(PCR)来扩增存储的DNA分子的池，并且利用DNA测序仪对PCR产物进行测序以生成序列数据。表示在池中的单个DNA分子的核苷酸碱基序列的序列数据被解码以再生数字信息。如果池中太多的DNA分子被损伤，则可能无法从足够数目的DNA分子中获得序列数据，这转而可以使再生数字信息变得困难或不可能。错误校正技术和存储冗余可以减轻一些而非全部类型的损伤的影响。

对受损DNA执行酶促修复可以显着地增加能够通过PCR成功扩增的单个DNA分子的数目。来自DNA的池的更多数目的不同分子的扩增许更多的数字信息被重建。在一些实施方式中，在酶促修复之后，可以通过PCR来恢复的DNA的量可以变成四倍。这可以在能否恢复所有数字信息和不可能恢复所有数字信息之间形成差异。

不同的酶可以被使用以修复DNA，并且每种酶适合于修复不同类型的损伤。可以对修复DNA起作用的酶的示例包括DNA聚合酶、DNA连接酶和核酸内切酶。诸如酶浓度、温度和暴露于修复混合物的时长的不同反应条件也影响修复效率。在合适的反应条件下将受损DNA暴露于适当的酶增加了来自能够通过PCR来扩增的DNA的池的不同的DNA分子的数目，并且因此增加了可用于解码和重生数字信息的序列数据的量。

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍选择的概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本发明内容既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。例如，术语“技术”可以涉及被上述内容和整个文档所允许的(多个)系统和/或(多个)方法。

附图说明

图1是图示可以被用于将来自计算机文件的数字信息编码在DNA中并且之后再生成该数字信息的设备和技术的图。

图2是示出用于在DNA中编码数字信息、存储DNA、以及然后从DNA中解码序列数据以恢复数字信息的说明性过程的流程图。

图3是示出在由PCR和测序的扩增之前修复合成DNA的说明性过程的流程图。

图4是示出用于如果存在小于完整DNA的阈值数量，将DNA与修复混合物接触的说明性过程的流程图。

图5是示出单个双链DNA分子的示意图，单个双链DNA分子包括五个单独的引物位置，引物位置被用于生成三个不同长度的扩增产物。