[发明专利]镜像蛋白信息存储和编码技术

说明书

本发明公开了一种利用镜像蛋白质进行信息存储和编码的方法，包括以下步骤：步骤1：将计算机文件进行代码化；步骤2：将代码化后的序列转换为D‑型氨基酸和甘氨酸表示的镜像蛋白序列；步骤3：将镜像蛋白序列进行分段，并在每个所得镜像蛋白片段序列两端添加编号信息序列、校验信息序列和可实现随机地数据访问的信息序列；步骤4：将镜像蛋白片段制成镜像蛋白信息存储材料。与传统硅基存储方式不同，本发明的方法利用含特定信息的编码镜像蛋白，具有信息存储密度大、存储时间长、存储介质易获取、存储和编码介质形状不受限制、存储条件耐受度高和免维护等优点，可用于高信息密度、长存储时间、强可塑性信息存储和编码，将在海量信息存储、万物编码等方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及生物信息领域。具体地，本发明涉及镜像蛋白信息存储和编码技术。

背景技术

信息的存储与编码使得人类社会文明得以继承和传播。中国古代先民使用了保存至今的媒介来记载他们的作品和艺术，使得灿烂的中国文明得以流传千古。例如，存储与编码于龟壳表面的甲骨文信息记录了公元前1200年至1050年的商代晚期文明。发展至今，以计算机为标志的信息化时代(包括个人智能终端、物联网和基因数据库等)产生了巨量信息，信息存储量呈现出了指数级增长的态势，人类文明发展进入到了数字世界。

数字时代的数字信息存储与编码需求将继续增长，根据互联网数据中心IDC的《数据时代2025》白皮书预计，到2025年将达到163ZB(1ZB＝1,180,591,620,717,411,303,424字节)。在海量数据需求下，目前常用的硅基信息存储介质(如U盘、硬盘等)缺点日益明显，包括：体积大、存储容量低、存储寿命短和安全性差等。例如，存储卡和芯片只有10年左右的维护期，而标准硬盘驱动器受磁场、高温和机械故障的影响，许多硅基存储信息很快就会永远丢失。因此，如何实现海量数据的有效存储与编码是一个亟待解决的重大问题。

为应对信息生成速度爆炸式增长与数据存储能力有限之间日益增大的“供需”矛盾，提出了基于脱氧核糖核酸(DNA)、蛋白质等生物分子的数据存储与编码技术。生命体系经过亿万年的进化，使得DNA、蛋白质等生物大分子携带着特异性的信息编码，可以被测量、辨识与溯源等。生物大分子作为信息存储介质具有存储密度高等特点，显示出巨大的信息存储与编码潜力。以基于DNA的信息存储与编码技术为例，它利用人工合成的DNA作为存储与编码介质，具有高效、存储量大的优点。2012年，哈佛大学教授George Church团队将书籍、图片和ava程序等信息存储于DNA中。最近，Grass等人将DNA分子植入到热塑性聚酯打印的3D兔子中，并实现了3D兔子的制作流程的编码与解码，使得物品具有终身不变的编码信息，在材料示踪、信息隐秘传输等方面展示了巨大的应用前景。DNA存储与编码技术常遇到DNA化学制备困难，而使用DNA模板扩增却容易出现复制错误和信息丢失。更重要的是，基于天然核苷酸或氨基酸的DNA、蛋白质等生物分子的生物稳定性差，易受微生物污染和随时间的推移而降解消失，无法实现长时间、自然条件等特定环境条件下信息保存。此外，DNA、蛋白质等生物信息分子也容易受到天然来源DNA、蛋白质的污染。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种能够实现高信息密度、长存储时间和强可塑性的镜像蛋白信息存储和编码方法。由于镜像蛋白这种新型信息存储和编码系统在信息写入和编码过程的独特性，本发明首次实验论证了利用其进行信息存储的可行性。

在本发明提出了一种利用镜像蛋白质进行信息存储和编码的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括以下步骤：

步骤1：将计算机文件进行代码化；

步骤2：将所述代码化后的序列转换为D-型氨基酸和甘氨酸表示的镜像蛋白序列；

步骤3：将步骤2所得镜像蛋白序列进行分段，并在每个所得镜像蛋白片段序列两端添加编号信息序列和可实现随机地数据访问的信息序列；

步骤4：将步骤3最后所得镜像蛋白片段制成镜像蛋白信息存储材料。