核酸特性結構的生物小分子熒光識別及應用研究.pdf

1、核酸特性結構在人體內普遍存在，且與人類疾病息息相關。核酸特性結構的靶向結合及識別對基于核酸的傳感器構建及開發(fā)高效藥物具有重要意義。因此，找到一些高選擇性、低背景的熒光開關探針對核酸特性結構的高效識別檢測是很有必要的。本論文確定了以核酸特性結構——G-四鏈體(G4)、堿基缺失位點DNA(AP DNA)及三鏈DNA(triplex DNA)——為研究對象，設計了簡單、快速、靈敏和高效的無標記法，建立了核酸特性結構的熒光增強識別新方法。主要研

2、究內容如下:
　　1.熒光活化的增色卟啉對人類端粒G-四鏈體結構的識別研究:RNA相對于DNA的高選擇性
　　只折疊成G4平行構型的人類端粒重復序列RNA（TERRA，DNA對應物）在活細胞中發(fā)揮著至關重要的作用，但DNA G4s卻擁有(3+1)混合式、籃式、椅式等多種拓撲結構，所以找到一種能高選擇性識別TERRA G4s的熒光探針仍有很大困難。試驗了許多卟啉分子，從中篩選出了最高效靶向識別TERRAG4s的熒光探針——5，

3、10，15，20-四（3，5-二羥基苯基）卟啉(TOHdPP)。只有TERRA G4s才能活化TOHdPP譜帶紅移、發(fā)射信號增強的增色卟啉特性。推測，TOHdPP與TERRA G4s的5'端很可能按1∶2比例以三明治夾心模式結合。TERRA G4s的特點在于核糖的2'羥基支撐著環(huán)形上腺嘌呤殘基拉長的G4四分體平面之間的π-π電子堆疊，根據(jù)增色卟啉效應，TOHdPP會與G4平面作用而引發(fā)四苯基取代基與卟啉環(huán)之間的電子交換，這種選擇性也取決

4、于TOHdPP八羥基取代基與TERRA G4磷酸骨架上的氧原子之間的氫鍵相互作用。實驗表明，TOHdPP是一種選擇性識別TERRA G4s及基于TERRA傳感器的熒光分子探針。
　　2.熒光開關探針識別脫堿基位點納米空腔:適用于所有DNA序列
　　DNA某個受損堿基脫落后形成脫堿基位點（AP位點）納米空腔。若此AP位點未經特定酶匹配，在DNA復制過程中將導致堿基突變，因此，小分子對AP位點的選擇性識別對DNA損傷鑒定及基因藥

5、物發(fā)展是至關重要的。在此，研究了異喹啉生物堿的熒光特性，黃藤素(PAL)是篩選出的最高效識別AP DNA相對于FM DNA的熒光開關探針，PAL與所有AP DNA序列結合熒光都會增強，但先前報道的探針卻無此效果。橋接π電子共軛效應比溶劑效應更利于PAL的熒光增強。PAL與AP位點的強結合促使PAL在DNA損傷識別及傳感器構建等方面有寬廣的應用。
　　3.漆黃素激發(fā)態(tài)分子內質子轉移熒光觸發(fā)及選擇性識別三鏈DNA
　　三鏈DNA

6、在基因調控、分子開關及傳感器構建等方面有著廣泛應用，所以三鏈DNA備受關注，然而，找到一種高選擇性識別三鏈DNA的熒光探針仍很困難。這里，研究了一些結構相似的黃酮類分子類似物對三鏈DNA、單鏈、雙鏈、i-motif、DNA/RNA G4的識別能力，發(fā)現(xiàn)漆黃素(FIS)是選擇性識別三鏈DNA且熒光響應最強的分子。僅三鏈能誘導FIS激發(fā)態(tài)分子內質子轉移（ESIPT）的互變異構體的綠色熒光，F(xiàn)IS不僅能穩(wěn)定三鏈結構，而且對雙鏈還無影響，最重要