新型萘啶衍生物作为核酸特定序列识别分子的研究

1,8萘啶衍生物作为核酸识别分子的研究还为数不多，然而由于两个双桥环氮原子的存在，它在分子识别等方面极具应用潜力，申请者本人对此已有一定的研究，并取得了一些结果。特此，本项目以开发能够调控核酸特定序列基因表达的小分子为目标，设计合成一系列新型的萘啶衍生物：1)对1,8萘啶作合理的化学修饰，研究其构效关系；2)引入偶氮苯基团开发光控核酸识别分子；3)合成萘啶类识别元素功能化的肽链酰胺核酸识别分子。通过这些设计使其对核酸序列识别达到高亲和性、高特异性，利用光谱分析、凝胶电泳等分子生物学方法研究其相互作用及作用位点，力求筛选出特定序列识别分子，并继续深入研究体外遗传作用，开发(光控)小分子/核酸适体基因表达；另外在萘啶衍生物中引入电活性基团二戊铁以发展简单、快速、经济的电化学方法去识别检测核酸特定序列。这些研究工作将为从分子水平上探索生命体的功能、疾病的诊断治疗以及未来新药的开发打下良好的基础。

两个双桥环氮原子的存在使1,8-萘啶衍生物在分子识别特别是核酸识别方面极具应用潜力。近年来发现很难诊治的神经性精神疾病与特定的三核苷酸重复序列基因有关，因此利用这些基因来诊断相关神经精神性疾病引起了众多研究者的关注。本项目设计合成了一些新型的萘啶衍生物，特别是具有电活性的双功能探针，并发展了它们在电化学方法中的应用，以期望建立三核苷酸重复序列的电化学生物传感器。另一方面，对所合成的萘啶衍生物进行了初步的筛选，研究了某些萘啶衍生物对三重复核苷酸序列体外复制的影响。本项目的主要内容包括以下四个方面：. (1) 成功地合成了新型双功能探针，特别是FecNCD1和 FecNCD2。这种双功能探针分子不仅具有良好的电活性，而且对GG错配的核酸序列具有选择性作用。熔点温度和圆二色谱等研究表明FecNCD1对GG单错配双链核酸具有选择性作用，而FecNCD2对CGG三核苷酸重复序列具有选择性作用。更重要的是，它们被成功地应用到电化学方法中：在FecNCD1的作用下，利用裸金电极可直接检测出水溶液中的GG错配对核酸序列；利用FecNCD2良好的电活性和优良的选择性识别，构建了CGG三核苷酸重复序列的电化学生物传感器。该方法简单、快速、免标记，为神经性疾病的早期诊断和治疗提供了一种可行性方案。. (2) 为了开发阻抗型电化学传感，合成了一种末端氨基的萘啶衍生物NC-linker, 通过简单的肽键把小分子NCD固定到金电极上，利用阻抗值的变化实现了对CGG和TGG三核苷酸重复序列的检测。该方法简单，对于神经性遗传疾病的早期诊断提供了一种潜在的可行性方案，也可以延伸到其它核酸序列的检测。. (3) 圆二色谱和熔点温度研究表明化合物NCD和NA分别对CGG和CAG三核苷酸重复序列有着很强的相互作用。聚合酶停止实验说明化合物NCD和NA能够分别抑制CCG和CTG三核苷酸重复序列的体外复制，影响基因的表达。这对于理解CGG和CAG三核苷酸重复序列相关的神经性疾病的机制和诊断有着一定作用和意义。. (4) 成功合成了新型二茂铁萘啶单取代和双取代化合物(FecMN和FecDN)。研究表明FecDN对Hg2+有明显的识别作用，肉眼可观察到明显的黄色沉淀。该研究对汞离子的识别和去除有着十分重要的意义。