[00117429]靶向核酸非经典双螺旋结构的荧光探针及特异性识别构效关系研究

除经典的双螺旋核酸结构之外,近来发现脱碱基位点、G-四链体、三链体、平行核酸、单链核酸折叠等非经典结构与疾病的发生发展密切相关,而且核酸非经典结构在材料及传感领域也有很重要的应用前景。这对能选择性靶向识别这些核酸非经典结构的探针设计及电子跃迁荧光原理提出了更高要求。目前针对激发态电子转移、能量转移、及结构多态性变构等方面设计探针,探针游离态时没有荧光,与核酸非经典结构选择性结合时荧光显著增强。本项目围绕非经典结构靶标识别课题,开展了与肿瘤发生/发展密切相关的人类端粒G-quadruplex结构及核酸碱基损伤的靶向荧光探针研究,从天然小分子中筛选能靶向识别这些核酸非经典结构的效应分子,研究了效应分子结构与靶向性间的关系,同时研究了核酸结构用于构建金属荧光纳米材料及应用,为新型荧光探针开发提供了理论基础。主要的科学发现点如下： 1. 首次发展了分子转子（molecular rotor）探针识别G-四链体及平行结构。硫磺素T（thioflavin T）能选择性结合在人类端粒G-四链体的杂化结构,结合后其显著的荧光增强作用来源于BZT与DMAB环结构体系的转动抑制。合成了HPIN探针,能选择性识别平行结构核酸,而对反平行结构核酸没有结合作用,其发光机理为分子转子机理。 2. 电荷转移、质子转移变构探针选择性识别G-四链体、三链体及脱碱基位点。首次从植物提取物中筛选得到了一种ESICT探针,能选择性靶向人类端粒G-四链体多聚体,该探针具有人类端粒基因靶向作用。同时发展了激发态分子内质子转移（ESIPT,异喹啉生物碱）探针及基态质子变构（GSPA, 卟啉衍生物）探针,对三链体及脱碱基位点具有高选择性靶向识别能力。 3. 金属荧光纳米材料构建及应用。用脱碱基位点核酸、单链核酸构建了荧光性的金、银、铜纳米材料,其发光性质与碱基序列密切相关,首次明确了胞嘧啶、鸟嘌呤、胸腺嘧啶在形成这些纳米材料的关键作用,并应用于核酸SNP识别及离子传感因应用。 截止2019年12月9日,经《Web of Science》统计,10篇代表作共被SCI收录论文引用高达368次,受到国内外同行的高度关注。其中发表在国际化学期刊《langmuir》上的论文被选为选为cover文章。