论文部分内容阅读
核酸是一种结构和功能都比较复杂的生物大分子,它们在生物体内细胞周期的不同阶段以不同的构象存在,以确保各项生命活动的顺利进行。在体内很多区域广泛存在着富含鸟嘌呤G的核酸序列并在一定条件下可以形成四股螺旋结构。这些二级结构与基因的稳定性,老化密切相关,也参与基因的复制、重组、融合等过程,四股螺旋在参与这些过程中有时需要解旋。目前很多研究都将四股螺旋结构作为药物靶点,致力于稳定四股螺旋。鉴于细胞内本身存在一个移除四螺旋结构的机理,我们主要研究对四股螺旋结构有去稳定作用的分子。同时我们利用核酸结构的多样性和其本身的优点构建了一些可以行使特殊功能的DNA器件。
本论文通过紫外可见光谱、凝胶电泳、圆二色光谱,透射电镜,原子力显微镜等方法系统地分析了小分子与四股螺旋的作用,并基于核酸结构的多样性进行设计和组装分子器件。本论文的主要结论如下:
1.嗪类小分子oxazine750可以特异性地去稳定纤毛虫的端粒序列所形成的四股螺旋结构;并且可以区分平行和反平行的四股螺旋结构。通过碱基突变和序列调整,得到小分子主要通过靶定末端G-平面与loop之间区域而发挥作用。
2.利用胞嘧啶的序列在偏酸性条件下半质子化形成i-motif,而在中性条件下与互补序列杂交形成双链的特性,构建了一个DNA纳米弹簧。这一器件可以随着环境条件的改变做伸展与收缩运动。这种新型的、稳定的、可逆器件可以做进一步地功能化完成更复杂和多样化的运动。
3.利用凝血酶与其适体的特异性结合,以及含胞嘧啶序列在不同pH条件下构象的变化我们构建了一种DNA行走器件。这一器件可以在酸性条件下结合凝血酶分子,在碱性条件下释放。
4.引入一种光敏性小分子来可逆控制DNA的组装,在一定波长的入射光照射下枝状DNA可组装得到刚性结构。得到的组装物与构建单元的各向同性和各向异性的性质,比例均有关。不仅形貌可调而且耐热性能好;组装过程高效可逆;且具有刺激响应性;这些特点使我们得到的材料优于传统的酶方法或通过修饰碱基得到的材料。
5.引入小的DNA催化剂来加快器件的行走进程,这是首次将DNA催化剂这一概念付诸实践,并取得实际效果。为解决链交换分子器件所面临的速度慢的问题作出了探索,而且walker部分还可以通过设计使其进一步功能化,完成更复杂的运输任务。