[发明专利]一种信息存储介质、信息存储方法及应用

说明书

本发明提供了一种信息存储介质、信息存储方法及应用，所述信息存储介质为核酸分子；所述信息存储介质包括由存储信息对应的密码子序列和荧光蛋白基因构成的融合基因。本发明利用氨基酸对应的密码子进行信息存储，存储的信息不仅可以利用测序技术进行读取，而且可以根据蛋白质对应的氨基酸序列推测其所包含的信息，即使DNA被损坏，也不影响信息的读取；而且，存储的密码子序列理论上可以翻译成荧光蛋白质，通过激光共聚焦显微镜观察荧光颜色进行信息分类。

技术领域

本发明属于信息存储技术领域，涉及一种信息存储介质、信息存储方法及应用，尤其涉及一种氨基酸对应的密码子信息存储介质、信息存储方法及应用。

背景技术

现今全球数字化信息迅速增长，预计2020年全球数字化信息总量将达到35泽字节。然而，现有的信息存储设备不能满足信息量爆炸增长的需求，目前的磁性和光学存储介质存在存储密度低和耐久性差的问题。磁带匣是密集程度最高的存储介质之一，存储容量达185TB，存储密度大约在10GB/mm³；光盘的存储容量能达到1PB，存储密度达100GB/mm³。基于磁性和光学技术的存储介质使用寿命有限，为保证信息的长期存储，需要刷新擦除损坏数据，或者进行数据迁移以避免数据丢失。例如，旋转盘的存储年限为3～5年，磁带的存储年限为10～30年。存储介质的能量消耗同样重要，美国数据中心在2010年消耗的电能占美国年度总用电量的1.5％，花费高达45亿美元。毋容置疑，开发出一种存储密度更高、耐久性更强的下一代数字化信息存储介质，是目前数字化信息存储领域的首要任务之一。

DNA因其密度高和长期稳定性好等特点，成为未来信息存储介质的优良选择。DNA密度大，人类基因组DNA的总长度高达30亿碱基对，却可以存在于直径为几十微米的细胞中，DNA的信息存储密度的理论极限值是1EB/mm³(1EB＝10⁹GB)，也就是说1gDNA可以存储700TB数据，相当于1.4万张50GB的蓝光光盘或者233个3TB的硬盘，远远超过现有的磁性和光学存储介质。DNA稳定性极强，研究者预测DNA在-18℃环境中可以保存1百万年。

目前，基因合成和基因测序的成本和时间以指数级减少，大大促进了DNA信息存储介质领域的发展。

CN106845158A公开了一种利用DNA进行信息存储的方法，其包括(1)将计算机原始文件二进制信息转化为四进制并进而编码转换成DNA全序列，其中二进制代码00、01、10、11分别对应转换为A、T、C、G四种脱氧核糖核苷酸；(2)将DNA全序列分成多个DNA片段，并组织构建长度为90-110nt且包括由DNA片段构成的插入核苷酸编码序列、位于两端的侧翼引物序列以及位于各侧翼引物序列内侧的索引编码序列的输出DNA序列；(3)根据输出DNA序列合成人工DNA序列并保存。所述方法具有通用性好，能够简化运算、提高DNA信息存储的连续性、存储效率和密度，以及可降低错误率和降低序列合成和检测成本等显著优势。

但是，目前的DNA存储是直接以碱基为单位进行信息存储的，如果DNA被损坏，存储的数据便无法恢复了。因此，有必要对现有的DNA信息存储技术进行进一步改进。

发明内容

针对现有技术的不足和实际需求，本发明提供了一种信息存储介质、信息存储方法及应用，利用氨基酸对应的密码子进行信息存储，存储的信息不仅可以利用测序技术进行读取，而且可以根据蛋白质对应的氨基酸序列推测其所包含的信息，即使DNA被损坏，也不影响信息的读取；而且，存储的密码子序列理论上可以翻译成荧光蛋白质，通过激光共聚焦显微镜观察荧光颜色进行信息分类。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种信息存储介质，所述信息存储介质为核酸分子；

所述信息存储介质包括由存储信息对应的密码子序列和荧光蛋白基因构成的融合基因。