[发明专利]一种基于编码链发卡结构添加与移除的DNA杂交信息存储加密方法

权利要求书

1.一种基于编码链发卡结构添加与移除的DNA杂交信息存储加密方法，其特征在于，包括：

（1）每条DNA寡核苷酸加密编码单链均包含一个核心序列，加密编码链中只有核心序列参与存储信息编码，该序列与杂交检测时与之对应的DNA寡核苷酸探针互补，所有编码链包含的基本序列总数记为M；

（2）在核心序列3’端添加一个限制性内切酶识别序列和一段衔接序列，构成发卡上半段；

（3）在衔接序列3’端添加一段与发卡上半段反向互补的序列，即发卡下半段；与发卡上半段共同构成部分双链结构，即发卡结构；

（4）在核心序列5’末端添加修饰基团，用于与存储盘表面基团进行共价交联；

（5）针对M种核心序列中的每一种，均制备N条加密编码链，这N条链发卡结构中所包含的限制性内切酶识别序列各不相同，所有M×N条加密编码链共同构成编码链库，由信息写入者即发送方保藏；

（6）与加密编码链发卡结构中限制性内切酶识别序列对应的所有N种限制性内切酶构成内切酶库，由信息接收者保藏；

（7）信息写入方式，是将特定的编码链组合以共价交联的形式固定到存储盘表面各数据单元中；信息写入前，从编码链库中随机选取一组覆盖所有核心序列的M条加密编码链，组内编码链的核心序列各不相同，但编码链发卡结构中包含的内切酶识别序列相同；

（8）信息发送时，发送者将写有信息的DNA存储盘和相应荧光探针实物递送至接收者，同时将正确的内切酶密钥信息通过另一安全途径告知接收者；

（9）接收者在进行DNA存储信息杂交读取之前，需先通过密钥信息从内切酶库中选取正确的酶对固定于DNA存储盘表面的加密编码链进行酶切，将发卡结构连接处破坏，再通过加热变性去除发卡下半段，从而暴露出核心序列单链，激活编码链；

（10）接收者进行DNA存储信息杂交读取时，将存储盘表面的激活编码链与荧光探针进行互补配对杂交，并通过荧光检测得到各数据存储单元的杂交信号；若存储盘表面的加密编码链未被激活，则会因编码链发卡结构的存在而阻碍杂交，得不到有效的荧光检测信号；

（11）为进一步提高加密编码链的安全性，可在加密编码链的5’末端修饰基团与核心序列之间再添加一段限制性内切酶识别序列组合，并在发卡结构3’末端添加该序列组合的互补链使其部分双链化，该组合中的内切酶识别序列均与加密编码链发卡结构上下半段连接处的内切酶识别序列不同；这样，当使用与该组合中任一识别序列对应的内切酶错误密钥对加密编码链进行处理时，将切除编码链的核心序列而导致存储盘自毁。

2.根据权利要求1所述的基于编码链发卡结构添加与移除的DNA杂交信息存储加密方法，其特征在于，步骤1）中M的取值范围为1-8之间。

3.根据权利要求1所述的基于编码链发卡结构添加与移除的DNA杂交信息存储加密方法，其特征在于，步骤2）中衔接序列长度为2-20个核苷酸，且衔接序列与任何核心序列及核心序列互补序列的相似度不得超过50%。

4. 根据权利要求1所述的基于编码链发卡结构添加与移除的DNA杂交信息存储加密方法，其特征在于，步骤4）和步骤11）中DNA5’端修饰基团可包括但不限于氨基、醛基、巯基；存储盘基片为一块表面固定有特定化学基团的硬质材料，可以是但不限于玻璃、硅片、塑料、磁珠，其固定的化学基团可包括但不限于氨基、醛基、巯基。

5.根据权利要求1所述的基于编码链发卡结构添加与移除的DNA杂交信息存储加密方法，其特征在于，步骤5）中N的取值达200以上。

6.根据权利要求1所述的基于编码链发卡结构添加与移除的DNA杂交信息存储加密方法，其特征在于，步骤9）中酶切后的变性温度为75-100摄氏度之间，依发卡结构寡核苷酸长度和GC含量而调整。