[发明专利]链间交换由支架DNA达成的核酸结构及其合成方法

权利要求书

1.一种链间交换由支架DNA达成的核酸结构，其特征在于：是通过支架DNA达成链间交 换形成的具有可控大小和形状的二维或三维核酸结构，该核酸结构包括一组通过链间交换 连接起来的平行双螺旋和一段单链DNA，所述核酸结构由支架DNA通过折叠、链间交换并与 多条短链DNA进行特异性匹配，经由退火反应形成，每行双螺旋所包含的核苷酸数可以相 同，单链DNA为支架DNA中未形成双螺旋的部分。

2.根据权利要求1所述的链间交换由支架DNA达成的核酸结构，其特征在于：所述支架 DNA包括M13mp18或其他指定序列的单链DNA；M13mp18为m13噬菌体基因组DNA中一个环状单 链DNA分子，共含有7249个核苷酸，其序列如SEQIDNO1所示。

3.根据权利要求1所述的链间交换，其特征在于：在核酸结构每个双螺旋间隔一定距离 处设置一对链交换位点，支架DNA的折叠路径经由每一个双螺旋的链交换位点处进入相邻 双螺旋相应位置的链交换位点，这种利用支架DNA将多个平行螺旋通过链交换位点对相连 接的行为即为链间交换；每行双螺旋的链交换位点为2至500对，对同一行双螺旋，相邻的链 交换位点对间的距离即链交换周期为4至416个核苷酸。

4.根据权利要求1所述的链间交换由支架DNA达成的核酸结构，其特征在于：所述核酸 结构为二维核酸结构，该二维核酸结构包含2至200行双螺旋，一段长单链DNA和20至1000条 至少部分与支架DNA匹配的短链DNA；每行双螺旋包含60至6000个核苷酸，链交换周期为4至 416；每条短链DNA的长度对同一结构可以相等且均小于400个核苷酸。对于单个核酸结构， 其包含的每条短链DNA是独特的，仅在结构中出现一次；对于不同的核酸结构，短链DNA可以 相同。

5.根据权利要求4所述的链间交换由支架DNA达成的二维核酸结构，其特征在于：所述 二维核酸结构为方形、多边形或其他在支架DNA的长度限制内形成的规则或不规则的二维 图形；二维核酸结构的不同形状通过改变支架DNA的折叠路径和短链DNA的匹配位置达成。

6.根据权利要求1所述的链间交换由支架DNA达成的核酸结构，其特征在于：所述核酸 结构为多层核酸组成的三维立体结构，包含一段长单链DNA和20至1000条至少部分与支架 DNA匹配的短链DNA，2至100层双螺旋，每层螺旋包含的螺旋数为2至100行，每行螺旋包含60 至3000个核苷酸，链交换周期为4至416，每条短链DNA的长度对同一结构可以相等且均小于 200个核苷酸；对于单个核酸结构，其包含的每条短链DNA是独特的，仅在结构中出现一次； 对于不同的核酸结构，短链DNA可以相同。

7.根据权利要求6所述的链间交换由支架DNA达成的核酸结构，其特征在于：所述三维 核酸结构为立方体、多面体或其他在支架DNA的长度限制内形成的规则或不规则的三维结 构；三维核酸结构的不同形状通过改变支架DNA的折叠路径和短链DNA的匹配位置达成。

8.根据权利要求1所述的链间交换由支架DNA达成的核酸结构，其特征在于：所述核酸 结构为具有孔穴的核酸结构，该孔穴通过排除核酸结构中的一条或多条短链DNA，使支架 DNA在此位置不参与结构形成而达成，所述孔穴包括方形、多边形和其他规则或不规则的形 状。

9.根据权利要求1所述的链间交换由支架DNA达成的核酸结构，其特征在于：所述核酸 结构为在单个到多个结构范围内的特定位点具有化学修饰的核酸结构，具有化学修饰的核 酸直接作为短链DNA或者间接地通过与短链DNA的不与支架配对的单链部分互补配对而定 位于核酸结构的特定位点；所述化学修饰将特异性的结合纳米颗粒、多肽或者蛋白质；所述 纳米颗粒包括链酶亲和素、金颗粒或荧光基团；修饰的呈现形式包括荧光信号和图案，所述 图案包括字母、数字和其他规则或不规则的图案。

10.链间交换由支架DNA达成的核酸结构的合成方法，其特征在于，在单个容器中使支 架DNA与多条短链DNA混合，在缓冲溶液中进行退火反应形成核酸结构，其中短链DNA的摩尔 浓度大于等于支架DNA摩尔浓度的2倍。