苯并噻唑取代白叶藤碱衍生物作为G-四链体DNA和pH荧光探针的应用

【摘要】近年来,随着科学技术的不断发展,小分子荧光探针以其操作简便、灵敏度高、选择性好等优点得到了广泛地使用,很多荧光探针已经从染料科学进入了生命科学相关的领域。我们可以将荧光探针应用于核酸、蛋白质的识别以及定量分析,更重要的是应用是在于活体细胞内的生命过程的荧光成像,它对于生命科学来说可以说是一个极为重要的工具,也推动了人类生命科学的发展。G-四链体DNA是富含串联重复鸟嘌呤碱基(G)的DNA序列,在一定条件下形成的四螺旋DNA分子,亦称G-四螺旋DNA。2013年最近研究发现,G-四链体DNA存在于人类基因组中,可能跟癌症的发生、发展和转移有密切的关系,因此科学家们希望通过不同手段对G-四链体进行识别、检测以及细胞成像,而荧光探针是其中一个比较理想的手段。白叶藤碱最初从西非的一种灌木植物中提取出来,是一类重要的自然界含量比较稀少的生物碱,它的11-脂肪氨基取代衍生物可以与G-四链体选择性地结合,可是该类化合物没有荧光性能。核酸探针噻唑橙(TO)是一种性能优良的核酸探针,当其与不同核酸结构结合后均会发出荧光,具有较高的荧光量子产率,但它的缺点是对于G-四链体的选择性不强。基于白叶藤碱与噻唑橙具有相同的喹啉结构,我们课题组将TO的苯并噻唑引入白叶藤碱喹啉结构上得到一种荧光探针CYTO,该探针整合了TO的整体结构及白叶藤碱母体,研究表明,该探针与G-四链体结合并产生很强的荧光,但是其水溶性不好、选择性差,为了提高CYTO的选择性、灵敏度以及水溶性,本文的设计思路是在CYTO结构基础上在苯并噻唑上引入侧链,设计合成了一系列化合物1-13,并对它们作为G-四链体荧光探针的性能进行了研究,其主要工作内容为：(1)设计合成了一系列苯并噻唑取代白叶藤碱衍生物；(2)运用荧光光谱研究了衍生物作为G-四链体荧光探针的荧光性能；(3)运用CD光谱研究了化合物与G-四链体结构的互相作用；(4)运用分子对接方法研究了衍生物与G-四链体的结合模式；(5)运用紫外光谱以及荧光光谱研究了衍生物作为pH荧光探针的应用。实验结果为：(1)衍生物与G-四链体通过外部堆积模式作用结合,主要作用力为π-π堆积与静电作用；(2)母体为苯并呋喃喹啉衍生物与G-四链体结合强于母体为吲哚喹啉,且其产生的荧光也强于后者；(3)侧链的引入提高衍生物与G4的结合能力,且环胺侧链的结合能力大于脂肪胺侧链,但荧光强度却不如后者；(5)衍生物可以促进反平行的G-四链体结构的生成；(6)苯并呋喃衍生物的pH响应范围为2-5,且随着pH降低,荧光大幅度增强,吲哚喹啉荧光成降低趋势。
【作者】付成杰；
【导师】张焜；卢宇靖；
【作者基本信息】广东工业大学，应用化学，2014，硕士
【关键词】苯并噻唑取代白叶藤碱；荧光探针；G-四链体；pH；

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