[发明专利]一种基于DNA自组装计算的半加器设计方法

权利要求书

1.一种基于DNA自组装计算的半加器设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：基于DNA自组装技术构建构造刚性三交叉DNA分子；设计半加器的四种类型刚性DNA Tiles，包括输入X类Tiles，输出Y类Tiles、Z类Tiles和初始化C类Tiles；在预先设定的实验条件下，控制合适温度以及溶液的浓度，保证DNA自组装顺利完成组装；结果提取，寻找出运算完整的自组装结构，分离并提取其中的报告链，根据编码原则读取结果。

2.如权利要求1所述的基于DNA自组装计算的半加器设计方法，其特征在于，构造刚性三交叉DNA分子的方法为：

该DNA Tile由三条DNA单链构成，三条DNA单链通过Watson-Crick碱基配对形成一个近似平面的三个双螺旋结构，具有3个粘性末端；DNA链两两交叉连接三点，连接相邻的双螺旋。输出结果传递给另一个分子瓦；中央的两端是由双螺旋发夹环封闭，但其他螺旋可以终止包含自组装分子瓦信息的粘性末端。

3.如权利要求1所述的基于DNA自组装计算的半加器设计方法，其特征在于，构造半加器四种类型的刚性DNA Tiles的方法为：

累积半加运算是由一系列的布尔逻辑输入x₁，x₂，x₃，…，x_n和一系列布尔逻辑输出y₁，y₂，y₃，…，y_n和z₁，z₂，z₃，…，z_n所组成；为执行半加运算，需要两种不同种类的X类Tiles，一种赋值为0，而另一种赋值为1。Tiles赋值为0或者1，在化学意义上，用限制位点Pvu II(CAGCTG)表示0，用EcoR V(GATATC)表示1；Tiles的值位在矩形的左上角，通过左上的粘性末端直接传递值；

对于半加运算，输出Y是由两个输入X做异或运算而得，即对于一系列的布尔逻辑输入x₁，x₂，x₃，…，x_n和一系列布尔逻辑输出y₁，y₂，y₃，…，y_n，这里，y₁＝x₁，并且当i＞1，y_i＝y_i-1XORx_i；和X类Tiles一样，Y类Tiles也有两个值，分别为0和1；有两种途径来得到这两个结果：当两个输入值相同时为1或者0，其运算输出结果Y为0；当两个输入值不同时，一个为1而另一个为0，则运算输出结果Y为1，需要有4种不同的y tiles；

对于半加运算，输出Z是由两个输入X做与运算而得，即对于一系列的布尔逻辑输入x₁，x₂，x₃，…，x_n和一系列布尔逻辑输出z₁，z₂，z₃，…，z_n，这里，z₁＝x₁，并且当i＞1，z_i＝z_i-1ANDx_i；和X和Y两类Tiles一样，Z类Tiles也有两个值：0和1。有两种途径来得到这两个结果：当两个输入值均为1时，其运算输出结果Z为1；当两个输入值均为0，或者一个输入为0而另一个输入为1时，其运算输出结果Z为0；需要有4种不同的z tiles，；两个粘性末端在左部，代表两个输入值；另一个粘性末端在矩形框右上部，代表一个输出值；

除了X类Tiles、Y类Tiles和Z类Tiles以外，还需要两个初始化C类Tiles：c₁和c₂。

4.如权利要求1所述的基于DNA自组装计算的半加器设计方法，其特征在于，结果提取方法为：

自组装过程完成，就需要提取结果，在设计的DNA Tiles中均包含一条基链，这条链贯穿分子瓦的对角，组装完成后，这条基链将相互缠绕成一条包括逻辑运算输入和输出值的更长的DNA链。

5.如权利要求1所述的基于DNA自组装计算的半加器设计方法，其特征在于，在该模型中，每个自组装运算过程都在瞬间完成，每一步运算结果均作为输入值直接传递下去用于后续计算。