在至少一個方面，本公開涉及用于核酸測序的系統、裝置和方法。
背景技術：
1、單堿基分辨率dna測序是生物技術內的重要目標。迄今為止，大多數技術需要從小讀長起的大量序列重建或重復運行以實現保真度。
技術實現思路
1、本公開涉及用于核酸測序的系統、裝置和方法。所述系統、裝置和方法包括位于第一和第二電極之間的附接多個轉位蛋白的介電構件。所述位于第一和第二電極之間的介電構件產生傳感區，其允許電活性的分子與第一和第二電極二者相互作用以完成電路。兩個或更多個蛋白質固定在介電構件表面上。所述兩個或更多個蛋白質中的每個捕獲多核苷酸鏈，將多核苷酸鏈帶入傳感區內，并以恒定速率每次一個核苷酸地將多核苷酸鏈跨傳感區轉位。引導電流通過第一電極和第二電極，并且將第一電極保持在第一電壓并將第二電極保持在第二電壓，使得能夠經由共價結合到核苷酸的電活性標記來進行電子轉移。一旦兩個或更多個蛋白質暴露于包含多核苷酸鏈的樣品，則檢測第一電極和第二電極的電流與時間的關系，以確定具有電活性標記的核苷酸何時位于傳感區內。
2、在另一個方面，提供了用于核酸測序的系統。所述系統包括至少一個裝置，其包括第一電極、第二電極以及位于第一電極和第二電極之間的介電構件。兩個或更多個蛋白質固定在同一介電構件表面上。兩個或更多個蛋白質中的每個捕獲多核苷酸鏈，將多核苷酸鏈帶入傳感區內，并以恒定速率每次一個核苷酸地將多核苷酸鏈跨傳感區轉位。控制器引導電流通過第一電極和第二電極，并且將第一電極保持在第一電壓并將第二電極保持在第二電壓，使得能夠經由共價結合到核苷酸的電活性標記來進行電子轉移。控制器還引導兩個或更多個蛋白質暴露于包含多核苷酸鏈的樣品。一旦兩個或更多個蛋白質暴露于包含多核苷酸鏈的樣品，則控制器誘導檢測第一電極和第二電極的電流與時間的關系，以確定具有電活性標記的核苷酸何時位于傳感區內。然后，控制器將至少一個外部參數應用于至少一個裝置，以可逆地和/或重復地調節兩個或更多個蛋白質的活性。
3、在另一方面，提供了一種形成用于核酸測序的裝置的方法。所述方法包括以下步驟：提供至少一個裝置，所述裝置包括第一電極、第二電極以及位于第一和第二電極之間的介電構件；配置介電構件以作為傳感區運作，其尺寸使得電活性分子可以與第一和第二電極二者相互作用以完成電路；以及將兩個或更多個蛋白質固定在介電構件的表面上，所述兩個或更多個蛋白質中的每個捕獲多核苷酸鏈，將多核苷酸鏈帶入傳感區內，并以恒定速率每次一個核苷酸地將鏈跨傳感區轉位。
1.一種用于核酸測序的方法，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括將至少一個外部參數應用于所述至少一個裝置，以可逆地和/或重復地調節所述兩個或更多個蛋白質的活性。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述應用步驟可逆地和/或重復地誘導所述兩個或更多個蛋白質從活性狀態轉變到非活性狀態，以同步所述兩個或更多個蛋白質的活性，并且以保持所述蛋白質彼此同相。
4.根據權利要求3所述的方法，其中所述至少一個外部參數選自：小分子或聚合物的位點特異性綴合、改變蛋白質附近的ph、光誘導的構象變化、光可切換抑制劑的使用、金屬離子誘導的適配體抑制劑中的構象改變、抑制劑的可逆結合以及含有多核苷酸鏈的樣品的溫度變化。
5.根據權利要求4所述的方法，其中通過所述兩種或多種蛋白質轉位的多核苷酸鏈被對齊，使得電流由于跨多個標記的電子傳輸的并行性質而增加。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所述蛋白質選自：dna聚合酶、rna聚合酶、核糖體、單鏈結合蛋白、拓撲異構酶、解旋酶、核酸酶和crispr蛋白。
7.根據權利要求1所述的方法，其中所述電活性標記共價結合到存在于多核苷酸鏈中的核苷酸。
8.根據權利要求1所述的方法，其中所述電活性標記共價結合到加入含有多核苷酸鏈的樣品中的游離核苷酸，并且其中所述兩個或更多個蛋白質將游離的經電活性標記的核苷酸摻入傳感區內的多核苷酸鏈中。
9.根據權利要求1所述的方法，其中至多四個具有彼此區別的電流電壓關系的不同電活性標記中的一個，共價結合到具有特定核苷堿基的每個核苷酸上，使得具有腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和鳥嘌呤堿基的各核苷酸在電化學上彼此可區分。
10.一種用于核酸測序的系統，其包括：
11.根據權利要求10所述的系統，其中所述控制器的應用功能誘導所述兩個或更多個蛋白質從活性狀態轉變到非活性狀態，以同步所述兩個或更多個蛋白質的活性，并且以保持所述蛋白質彼此同相。
12.根據權利要求11所述的系統，其中所述多核苷酸鏈彼此同相對齊以形成對齊的多核苷酸鏈，使得電流由于跨多個標記的電子傳輸的并行性質而增加。
13.根據權利要求10所述的系統，其中所述控制器被進一步配置為應用所述至少一個外部參數，以可逆地保持所述蛋白質彼此異相。
14.根據權利要求13所述的系統，其中所述多核苷酸鏈異相排列，使得電流由于跨多個不同標記的不同電子傳輸特性而減小，其中每個不同標記不是建設性添加的。
15.根據權利要求10所述的系統，其中所述至少一個外部參數選自：小分子或聚合物的位點特異性綴合、改變蛋白質附近的ph、光誘導的構象變化、光可切換抑制劑的使用、金屬離子誘導的適配體抑制劑中的構象改變、抑制劑的可逆結合以及含有多核苷酸鏈的樣品的溫度變化。
16.根據權利要求10所述的系統，其中所述電活性標記共價結合到存在于多核苷酸鏈中的核苷酸。
17.根據權利要求10所述的系統，其中所述電活性標記共價結合到加入含有所述多核苷酸鏈的樣品中的游離核苷酸，并且其中所述兩個或更多個蛋白質將游離的經電活性標記的核苷酸摻入傳感區內的多核苷酸鏈中。
18.一種形成用于核酸測序的裝置的方法，所述方法包括以下步驟：
19.根據權利要求18所述的方法，其中所述第一電極保持在第一電壓，并且所述第二電極保持在第二電壓，使得能夠經由電活性標記來進行電子轉移，所述電活性標記共價附接到核苷酸。
20.根據權利要求18所述的方法，其中所述蛋白質選自：dna聚合酶、rna聚合酶、核糖體、單鏈結合蛋白、拓撲異構酶、解旋酶、核酸酶和crispr蛋白。