22、DNA序列设计与固定增益放大器：技术解析与应用前景

DNA序列设计与固定增益放大器：技术解析与应用前景

1. DNA序列设计的关键考量

在DNA纳米技术领域，序列设计是构建各种动态级联反应的基础。其中，链置换反应是核心机制之一，但不同区域的序列相互作用和串扰对反应动力学的影响差异显著。例如，涉及立足点的相互作用和串扰可能比分支迁移域之间的类似相互作用更能减缓链置换的动力学。因此，在设计DNA序列时，需要对不同区域的序列相互作用和串扰进行不同的权衡。

1.1 重要性参数的引入

为了实现这种权衡，引入了用户自定义的“重要性”参数。该参数作为区域得分的加性项，对区域得分进行调整。在特定的设计软件中，一组区域序列的总体得分由得分最差（最高）的区域决定。通常情况下，所有区域的得分会趋于相似。高重要性区域为了与低重要性区域具有相似的得分，其他得分项的值必须更低。

1.2 碱基组成的控制

软件还允许用户指定每个区域的碱基组成。出于特定原因，可能希望使用三字母C/A/T字母表来设计某些区域。此外，用户还可以将某些区域限制为仅含A/T碱基或G/C碱基，以实现弱结合或强结合的效果。这一功能也有助于设计非标准DNA结构，如Z - DNA（C/G）或Hoogsteen三链体结合（C/T）。

1.3 与现有系统协同设计

由于研究资金有限，DNA纳米技术人员倾向于重复使用相同的DNA寡核苷酸链。因此，序列设计软件需要能够在现有链序列的约束下设计出最优序列。相关软件允许用户在设计新序列之前从文件中加载序列，并可选择锁定这些加载的区域。用户还可以随时保存生成的序列，保存文件将包含所有碱基和区域的重要性、组成和锁定状态等信息。

1.4 设计软件的特点与