基于特殊核酸序列结构的分子识别及功能纳米材料的应用

抗癌,抗艾滋病,抗病毒等药物的设计与筛选是目前生命科学的研究热点之一。本项目拟以特殊螺旋核酸结构为靶点，结合化学、生物物理和生物电化学等多学科领域交叉的优势，通过交叉与融合，进行功能纳米材料合成、可控表面修饰和生物功能化，构建具有各种用途的多功能纳米生物探针，发展新型的简便、廉价、且适合高通量筛选DNA结合试剂的药物筛选体系。基于化合物的特征性结构，着重研究系列小分子配体与特殊核酸结构的亲和作用，设计筛选出特殊核酸结构特异的高亲和化合物；深入研究其反应的热力学及动力学特性，在分子水平上理解其作用机制，揭示小分子-核酸间的结构功能关系。为合理优化设计以多股螺旋核酸序列与结构为靶的高效抗癌药物、HIV药物以及基于微机的新药设计学奠定一定基础。

我们在配体与特殊序列/结构的核酸的识别及生物功能材料的构建与应用等方面开展了系列研究工作，取得了可喜的进展。现总结如下：.(1) 发现系列配体可以选择性地识别DNA/DNA的特殊序列及结构，能够诱导正常生理条件下无法存在的结构在生理条件下形成，这种诱导效应主要来源于配体对核酸的特异选择性和强结合能力。探索了结构及构象的调控作用，深入理解作用机制与结构活性关系。为寻求以特殊DNA、RNA序列结构为目标的结合能力强、高选择性的配体，为合理优化设计新型小分子化合物及开展新药研究提供一定的理论依据。.(2)构建了系列新型的生物功能材料并探索了生物检测、成像、药物运输及疾病治疗等方面过的应用：.a. 设计、合成及组装了系列核酸纳米机器/器件，在药物运输、疾病诊断、信号传感、生物分子逻辑门及功能化分子器件方面显示了良好的前景。.b. 以核酸为基础的杂化功能材料成功地运用于核酸结合化合物、生物分子、有毒物质等的高通量筛选，发展了新一代的药物运输、释放及成像体系。.c. 构建了系列金属新型金属纳米材料，在病毒检测、肿瘤早期诊断及生物分析等方面显示了独特的优越性。. 项目执行期间在JACS, Angew. Chem., Nucleic Acids Res., Adv. Mater., Chem. Sci.等国际学术刊物上发表论文130篇。系列成果曾作为封面文章发表在Angew. Chem.; Adv. Mater.; Nano Research, Chem. Comm等期刊并引起了广泛的关注。获省部级一等奖1项，学生获中科院院长奖及其它冠名奖多项。