核酸特异性切割分子的设计、合成及其对核酸调控作用的研究

为提高氧化或水解机理断裂核酸的效率及特异性，首次系统地将对核酸的碱基有特异性识别能力的多聚酰胺通过特定的连接手臂引入抗坏血酸、苯并吩嗪二-N-氧化物、大环多胺双核金属配合物及双-2-苯并咪唑亚甲基胺金属配合物等有切割活性的分子构造核酸特异性切割试剂，通过系统研究聚酰胺、连接臂、小分子的结构改变对核酸的识别及切割性能影响，探讨其分子结构与酶活性的关系，设计、合成对核酸中的碱基序列有特异性识别与切割能力的分子，实现DNA 特异性结合与切割分子对核酸的识别与切割的调控作用，为核酸甚至蛋白的切割特异性提供依据，从理论上丰富人工核酸酶的内容，为人工酶进一步深入研究奠定基础。通过人工酶与核酸作用引起其NMR信号的变化确立小分子与核酸的结合位点，通过人工酶对核酸切割片段的MALDI-TOF MS分析确立小分子在核酸上的结合位点，建立人工酶与核酸相互作用的系统评价方法,从理论上丰富人工酶的特异性分析方法。

通过化学合成的方法构建功能性小分子作为人工核酸酶用以调控核酸的识别、断裂及凝聚是一项具有重要科学意义和应用前景的工作。本项目通过对三类不同类型分子的设计和构建，阐述了各类功能性分子对核酸的断裂、凝聚及保护作用。1. 系统地将对核酸的碱基有特异性识别能力的寡聚酰胺通过特定的连接手臂引入抗坏血酸、苯并吩嗪二-N-氧化物、大环多胺双核金属配合物及双-2-苯并咪唑亚甲基胺金属配合物等有切割活性的分子构造核酸特异性切割试剂。通过凝胶电泳、核酸熔点、圆二色谱、荧光淬灭和原子力显微镜等多种方法阐明其与对核酸的双链断裂调控作用，并通过Maldi-Tof分析出对特定位点的偏向性。2. 设计合成了一系列从简单到复杂的多胺类可控核酸凝聚试剂，按结构类型分为环多胺，线性多胺，平面多胺和双核多胺。利用凝胶电泳、原子力显微镜、圆二色谱和Zeta电位等多种手段，分析了分子结构、体系离子强度和金属离子等条件对可逆凝聚过程的影响，推测了温度和离子强度双重调控的可逆凝聚过程的作用机制，揭示出核酸凝聚和聚集的形成过程及形成条件的本质差异。3. 构建了一系列不同氨基酸和不同接枝分子的氮杂环-氨基酸的短肽聚合物。通过构效关系研究，推测出与核酸相互作用时的分子机制。同时，利用二肽和三肽等小分子化合物作为对照，阐明相同结构类型不同分子量的短肽接枝产物对核酸作用的差异。