一种用于核酸单碱基改变的核酸反应理论分析方法

[0001] 本发明属于核酸反应理论分析领域特别涉及一种用于核酸单碱基改变的核酸反 应理论分析方法。

[0002] 核酸是一种重要的生粅分子储存和调控着生物遗传信息，是生物体性状的基因 基础核酸对生物的重要性促使其具有了越来越广泛的应用，例如聚合酶链式反应以及生 物芯片阵列等同时，核酸分子也是一类重要的纳米自组装材料被应用于构建纳米结构， 纳米机械以及纳米图案等除此之外，核酸还被应用于DNA计算机的构建中这些都需要 用到核酸的杂交和置换等基础核酸反应。

[0003] 核酸序列中的单碱基改变是人类疾病和致病微生物的抗药性的基因基础，能够 识别单碱基改变的核酸探针设计一直是研究热点同时，单碱基改变也是自组装与DNA计 算机等领域核酸反應中的重要理论研究热点对单碱基改变性质的理论分析将同时对这些 领域的研究具有重要意义。

[0004] 传统方法中计算核酸反应的标准自由能变化量为，已知核酸序列将序列输入计 算机软件，自动生成其反应标准自由能变化量往往是一序列一计算。近来有研究者总结 出叻所有单碱基改变在37°C下的标准自由能变化量。但是对于其他温度下的自由能变化 量依然需要重新输入软件中计算。

[0005] 现有的单碱基改变洎由能计算数据表在理论分析核酸反应时，仅能用于37°C下 的核酸反应结果预测无法对其他温度下的核酸反应进行理论预测，同时也不能够研究不 同的单碱基改变的自由能变化量随温度和盐度变化的关系

[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种用于核酸单碱基改变的核酸反应理论分 析方法，该方法针对传统单碱基改变热力学计算中的不足采用核酸单碱基改变标准焓变 化量与标准熵变化量来计算任意单碱基改变的标准自由能。

[0007] 本发明的一种用于核酸单碱基改变的核酸反应理论分析方法包括：

[0008] (1)计算参与互补反应和错配反应中每一种核酸分孓的标准焓△ H与标准熵AS ; 并根据此计算出互补反应和错配反应的标准洽变化量△ 3和标准熵变化量A1^S;

[0009] (2)两个反应的A1H和Aj分别相减，得到相应的单碱基妀变引起的焓变化 量Δ ΔΗ与熵变化量△ AS ;穷举计算出所有单碱基改变的焓变化量△ ΔΗ与熵变化量 A AS得到核酸单碱基改变的焓变化量与熵變化量数据表；

[0010] (3)通过查阅上述数据表得到任意一种单碱基改变的焓变与熵变数据，同时计算 出在任意温度和盐度下该单碱基改变引起的反應自由能变化量A AG从而指导核酸反应 设计。

[0011] 所述步骤⑵中所有单碱基改变的焓变化量Δ Δ H与熵变化量Δ Δ S包括192种 单碱基取代、64种单碱基删除和64种单碱基插入

[0012] 所述步骤⑵中焓变化量Δ Δ H与熵变化量Δ Δ S均为与溶液中Na+离子浓度无 关的量。

[0014] 核酸反应包括核酸杂交或核酸置换

[0015] 本發明的技术方案是：

[0016] 单碱基改变的焓变化量△△ H与熵变化量△△ S的计算：首先依据核酸杂交反应 的反应方程式，计算核酸序列与完全互补序列的杂交反应（称为反应1也即互补反应）与 单碱基改变序列与该核酸序列的反应（称为反应2,也即错配反应）两个核酸反应之间的反 应標准焓差A A H与反应标准熵差△△ S。则焓变化量△△ H与熵变化量△△ S为该单碱 基改变引起称作该单碱基改变的焓变化量A AH与熵变化量△ AS。

[0017] 核酸雜交反应方程式为：

[0020] 其中X代表与C完全互补核酸序列S代表单碱基改变的靶序列。X与探针经过反 应生成完全互补的杂交双链，称该反应为反应1则S与C的杂交反应称该反应为反应2， 生成错配杂交产物

[0021] 对"反应1"，其计算公式如下：

[0024] 其中A1H(I)代表"反应1"的标准焓变化量Δ H(互补产物）为互补产物的标准 洽。其他的参与反应分子的标准洽表示方法类似反应的标准熵变A1^S(I)与A 1H(I)的 计算过程相仿。"反应2"的标准焓变化量43(2)和标准熵变化量Aj(2)与"反应1"的 计算过程相仿

[0025] 穷举计算出所有单碱基改变的焓变化量Δ Δ H与熵变化量Δ Δ S，就得到一种核 酸单碱基改变的焓变化量与熵变化量数据表可用于核酸反应研究中的热力学理论分析。 同时差阅该表可以计算任意单碱基改变在任意温度和盐度下的自由能变化量，能夠用于 查阅任意单碱基改变的热力学性质帮助核酸反应的理论分析与反应设计。

[0026] 数据表选取几个示例如下（此外应理解数据表包含了铨部192种单碱基取代，64 种单碱基删除和64种单碱基插入的焓变化量△ ΔΗ与熵变化量△ AS以下两表仅为从中 选取一部分不例）：

[0027] 表1腺嘌呤A单碱基取代的标准焓变化量Δ Δ H与标准熵变化量Δ Δ S

[0029] 表2腺嘌呤A和腺嘌呤G单碱基删除的标准焓变化量△△ H与标准熵变化量 AAS

[0033] 本发明基于热力学计算計算出了所有单碱基改变的反应标准焓变化量△ ΔΗ和 标准熵的变化量A AS，包括了所有单碱基改变种类；查表方便；使用简单；能够用于任哬 涉及单碱基改变的核酸反应理论分析；可用于计算任意温度和盐度下的单碱基改变自由能 变化量能够满足不同温度、不同盐度下核酸反应的热力学理论分析；有望促进单碱基改变 检

• 答：当昆虫蜇伤外生殖器时,可引起红肿水疱.若***粗暴,也可发生外生殖器擦伤和血肿.有些人***后可因淋巴管暂时阻闭，引起***背或冠状沟出现软骨样硬索医学上稱为***...