[发明专利]一种DNA分子记录和读取信息的方法

权利要求书

1.一种利用DNA分子记录和读取信息的方法，其特征在于，包括以下步骤：

信息记录：

步骤一，定义字符同单链DNA序列的唯一对应关系，每个字符对应的DNA的长度均相同；

步骤二，定义两段DNA序列分别作为起始标记序列和终止标记序列；

步骤三，定义一段DNA序列作为顺序索引序列，用来对存储信息进行编号；

步骤四，将待存储的信息按照步骤一至步骤三的定义转化成若干条单链DNA序列，每条序列包括四个部分，从5’到3’依次为：起始标记序列、顺序索引序列、待存储信息对应的序列和终止标记序列；

步骤五，准备步骤四中所设计的所有单链DNA序列，其5’端含有磷酸化修饰；

步骤六，将步骤五中的单链DNA分子内环化；

步骤七，将步骤六制备得到的单链环状DNA保存；

信息读取：

步骤一，将作为信息载体的单链环状DNA，进行超分支滚环扩增，使单链DNA环以指数形式扩增出含有重复序列的双链DNA序列；

步骤二，对从步骤一中得到的包含串联重复序列的双链扩增产物采用纳米孔测序仪进行测序；

步骤三，选取纳米孔测序结果进行分析，每个测序读取结果只映射一个单链环状DNA的序列信息；

步骤四，将分析结果按顺序索引序列排序，并将信息存储部分的序列单独按顺序排列；

步骤五，将上述得到的DNA序列根据字符与DNA序列的对应关系进行翻译，即得到存储在DNA序列中的完整信息。

2.根据权利要求1所述的利用DNA分子记录和读取信息的方法，其特征在于：所述信息记录步骤中每个字符对应一个8碱基的特定DNA序列。

3.根据权利要求1所述的利用DNA分子记录和读取信息的方法，其特征在于，所述信息记录步骤中起始标记序列和终止标记序列均为固定序列。

4.根据权利要求1所述的利用DNA分子记录和读取信息的方法，其特征在于，当待存储的信息属于同一个独立文本时，信息记录步骤四设计的所有单链DNA的序列长度均相同。

5.根据权利要求1所述的利用DNA分子记录和读取信息的方法，其特征在于，所述信息记录步骤四中待存储信息对应的序列其长度范围为40-80nt；顺序索引序列的长度为16nt；起始标记序列和终止标记序列的长度均为10nt。

6.根据权利要求1所述的利用DNA分子记录和读取信息的方法，其特征在于，所述信息记录步骤六中，当待存储的信息存储在多条单链DNA中时，多条单链DNA分子使用相同的辅助寡核苷酸链同时环化。

7.根据权利要求1所述的利用DNA分子记录和读取信息的方法，其特征在于，所述信息记录步骤六中，环化反应采用Taq DNA连接酶、辅助寡核苷酸链以及连接酶缓冲液，当成环反应体系中Taq DNA连接酶的缓冲液终浓度为1×时，缓冲液的组成为：25mM KAc,10mM Mg(Ac)₂,1mM NAD,20mM Tris-HCl,10mM DTT和0.1％Triton X-100，pH为7.6。

8.根据权利要求1所述的利用DNA分子记录和读取信息的方法，其特征在于，所述信息记录步骤六中，环化反应采用T4 DNA连接酶、辅助寡核苷酸链以及连接酶缓冲液，当成环反应体系中T4 DNA连接酶的缓冲液终浓度为1×时，缓冲液的组成为：10mM MgCl₂,0.5mMATP,40mM Tris-HCl和10mM DTT，pH为7.8。