[发明专利]使用纳米管的核酸聚合酶构象变化的检测

说明书

本发明提供用于检测核酸聚合酶构象中的变化的方法和组合物，所述方法涉及将非共价地连接至单壁碳纳米管(SWNT)的核酸聚合酶与第一核苷酸或第一核苷酸类似物及模板接触；以及通过测量核酸聚合酶与构象上变化的核酸聚合酶之间在SWNT中的第一电导变化来检测构象上变化的核酸聚合酶。所述方法适用于多核苷酸的测序。

本申请为申请日为2015年12月17日、申请号为201580072789.4、发明名称为“使用纳米管的核酸聚合酶构象变化的检测”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

此申请要求2014年12月18日提交的美国临时申请号62/093,671的权益，所述申请的内容据此以引用的方式整体并且出于所有目的并入本文。

关于在联邦资助研究和开发下作出发明权利的声明

本发明是受政府支持完成，由国立卫生研究院提供的1RO1CA133592-01号基金资助及由国家科学基金会提供的ECCS-1231910号基金资助。政府对本发明享有某些权利。

对表格形式或以ASCII码文件提交的计算机程序列表附件形式的“序列表”的引用

写入文件48538-526001WO_ST25.TXT中的序列表据此以引用的方式整体并且出于所有目的并入本文，该文件创建于2015年12月13日，2,828个字节，机器格式IBM-PC,MS-Windows操作系统。

背景

在DNA测序产业内，合成(非天然)分子的使用是用于区分构成DNA的四个核苷酸碱基(A、C、T及G)的主要策略。此策略被成功地应用于Sanger测序的古老方法，该方法是用于最初的人类基因组研究。

存在用于DNA测序的技术，但对于可提高速度、减小错误率并降低复杂性、成本及试剂需要的新技术有商业需要。对可使用电子电路进行DNA测序的技术有极大关注，因为固态电子学可在速度、成本及复杂性方面提供许多益处。

近年来，已产生电子构造，其是通过使DNA穿过纳米孔并且监测穿过同一孔隙的离子电流或者通过使DNA穿过纳米孔但使用相邻的电隧道结转导转运来操作。两个平台都依赖DNA穿过纳米孔，因此它们共有在纳米孔下操作的特征性困难，如不稳定性、脆性及精确的流体处理需要。此外，DNA穿过纳米孔具有有限的信噪比，以使得实际上必须使用荧光法独立地证实任何测序信息。另外，高错误率及“滑动”穿过纳米孔限制了应用，如为具有短串联重复的高度重复序列测序，这是人类鉴别应用需要的。

生物传感器是掺入生物识别元件的分析装置，该生物识别元件在空间上直接与转导元件接触。此整合确保生物事件向可检测信号的快速及适当转化。在不同的电生物感测构造中，基于场效应晶体管(FET)的装置已经吸引了极大的关注，因为它们是一种类型的生物传感器，这种生物传感器可将靶分子(例如生物分子)与晶体管表面的相互作用直接转化为可读的电信号。在标准场效应晶体管中，电流沿着连接到两个电极(源电极和漏电极)上的导电路径(沟道)流动。源电极与漏电极之间的沟道电导是由第三(栅)电极接通并且断开，该第三电极通过薄介电层进行电容性耦合。场效应晶体管检测靶化学品并且测量化学浓度以用于广泛的商业应用，包括例如工业过程控制、泄露检查、排出流监测以及医学诊断。

例如，在美国专利申请号13/626,760中公开了一种电子装置，其对在单分子水平下的检测足够敏感。使用其上连接有单个敏化分子的导电沟道实现本发明的方面。因此，其中公开的装置监测单分子反应的动态，并且可用于重要的单分子生物化学测定，如在单分子测序反应中的检测器。

因此，在本领域中存在对下一代DNA测序技术的需要，该技术比现有技术更高效并且有更多信息。本文提供了对本领域中的这些及其他问题的解决方案。

概述

本文尤其提供了具有天然和非天然核苷酸碱基的混合物以测定DNA样品的基因序列的电路。描述了使用电路来测定DNA链的遗传密码的专项技术和具体实施。