核酸特性結(jié)構(gòu)的生物小分子熒光識(shí)別及應(yīng)用研究.pdf

1、核酸特性結(jié)構(gòu)在人體內(nèi)普遍存在，且與人類疾病息息相關(guān)。核酸特性結(jié)構(gòu)的靶向結(jié)合及識(shí)別對(duì)基于核酸的傳感器構(gòu)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(guān)探針對(duì)核酸特性結(jié)構(gòu)的高效識(shí)別檢測(cè)是很有必要的。本論文確定了以核酸特性結(jié)構(gòu)——G-四鏈體(G4)、堿基缺失位點(diǎn)DNA(AP DNA)及三鏈DNA(triplex DNA)——為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單、快速、靈敏和高效的無標(biāo)記法，建立了核酸特性結(jié)構(gòu)的熒光增強(qiáng)識(shí)別新方法。主要研

2、究?jī)?nèi)容如下:
　　1.熒光活化的增色卟啉對(duì)人類端粒G-四鏈體結(jié)構(gòu)的識(shí)別研究:RNA相對(duì)于DNA的高選擇性
　　只折疊成G4平行構(gòu)型的人類端粒重復(fù)序列RNA（TERRA，DNA對(duì)應(yīng)物）在活細(xì)胞中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，但DNA G4s卻擁有(3+1)混合式、籃式、椅式等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所以找到一種能高選擇性識(shí)別TERRA G4s的熒光探針仍有很大困難。試驗(yàn)了許多卟啉分子，從中篩選出了最高效靶向識(shí)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(hào)增強(qiáng)的增色卟啉特性。推測(cè)，TOHdPP與TERRA G4s的5'端很可能按1∶2比例以三明治夾心模式結(jié)合。TERRA G4s的特點(diǎn)在于核糖的2'羥基支撐著環(huán)形上腺嘌呤殘基拉長(zhǎng)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(yīng)，TOHdPP會(huì)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(shí)驗(yàn)表明，TOHdPP是一種選擇性識(shí)別TERRA G4s及基于TERRA傳感器的熒光分子探針。
　　2.熒光開關(guān)探針識(shí)別脫堿基位點(diǎn)納米空腔:適用于所有DNA序列
　　DNA某個(gè)受損堿基脫落后形成脫堿基位點(diǎn)（AP位點(diǎn)）納米空腔。若此AP位點(diǎn)未經(jīng)特定酶匹配，在DNA復(fù)制過程中將導(dǎo)致堿基突變，因此，小分子對(duì)AP位點(diǎn)的選擇性識(shí)別對(duì)DNA損傷鑒定及基因藥

5、物發(fā)展是至關(guān)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(shí)別AP DNA相對(duì)于FM DNA的熒光開關(guān)探針，PAL與所有AP DNA序列結(jié)合熒光都會(huì)增強(qiáng)，但先前報(bào)道的探針卻無此效果。橋接π電子共軛效應(yīng)比溶劑效應(yīng)更利于PAL的熒光增強(qiáng)。PAL與AP位點(diǎn)的強(qiáng)結(jié)合促使PAL在DNA損傷識(shí)別及傳感器構(gòu)建等方面有寬廣的應(yīng)用。
　　3.漆黃素激發(fā)態(tài)分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移熒光觸發(fā)及選擇性識(shí)別三鏈DNA
　　三鏈DNA

6、在基因調(diào)控、分子開關(guān)及傳感器構(gòu)建等方面有著廣泛應(yīng)用，所以三鏈DNA備受關(guān)注，然而，找到一種高選擇性識(shí)別三鏈DNA的熒光探針仍很困難。這里，研究了一些結(jié)構(gòu)相似的黃酮類分子類似物對(duì)三鏈DNA、單鏈、雙鏈、i-motif、DNA/RNA G4的識(shí)別能力，發(fā)現(xiàn)漆黃素(FIS)是選擇性識(shí)別三鏈DNA且熒光響應(yīng)最強(qiáng)的分子。僅三鏈能誘導(dǎo)FIS激發(fā)態(tài)分子內(nèi)質(zhì)子轉(zhuǎn)移（ESIPT）的互變異構(gòu)體的綠色熒光，F(xiàn)IS不僅能穩(wěn)定三鏈結(jié)構(gòu)，而且對(duì)雙鏈還無影響，最重要