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DNA是遗传信息的载体,它的修饰、保护及传递等对于治疗多种遗传和非遗传疾病起到非常重要的作用。人工核酸酶和基因载体的研究就是为找到能够专一识别和切割某段病变DNA序列的化学试剂,并将健康的靶向性基因有效传递到细胞核中进行表达。这方面的工作对于认识天然核酸酶性能和发展基因治疗药物具有重要的科学意义和应用前景。 本论文首先对人工核酸酶特别是非金属人工核酸酶的工作和非病毒基因载体的文献工作进行了总结阐述,在此基础上提出了本论文的设计路线和研究目标。 在第一部分工作中,首先研究了二肽-[12]aneN3化合物对于DNA的切割性能。采用温和有效的缩合反应,将一系列二肽连接到[12]aneN3单元上,并通过赖氨酸桥以及二甘肽合成了两个双[12]aneN3化合物。该部分涉及到的22个新化合物用氢谱、碳谱、质谱和红外进行了表征。为了评估这些化合物与DNA的结合能力,我们通过EB竞争实验测定了这lO个化合物的表观键合常数(104-105M-1)。在凝胶电泳实验中,分别从浓度,时间,机理几个方面考察了化合物与DNA的相互作用。这一系列[12]ancN3非金属衍生物都可以选择性的将超螺旋质粒DNA(FormⅠ)切割成缺口DNA(FormⅡ),且切割能力相近,可以加速催化DNA水解106倍。双[12]ancN3切割效果好于二肽单[12]anoN3和二甘肽-双[12]aneN3,甚至可以与其本身金属配合物的催化效果媲美。 接着研究了六肽-[12]aneN3化合物对于DNA的凝聚性能。一系列疏水性六肽被连接到[12]aneN3单元上,得到的18个新化合物经过了谱图的全面表征。通过凝胶电泳实验考察了该类化合物对DNA的凝聚效果,发现端基氨基酸是亮氨酸,苯丙氨基酸,色氨酸的[12]aneN3-六肽化合物可以高效的对DNA进行凝聚,构效关系表明端基氨基酸疏水性越强凝聚效果愈好。通过动态光散射和原子力显微镜对凝聚后形成的颗粒做了进一步的验证。对其凝聚机理,用EB竞争实验和离子强度实验进行了初步探索。可逆性实验及细胞毒性的评估进一步证实了该系列化合物作为细胞载体的可行性。此外,我们通过赖氨酸的引入,设计合成了两种具有潜在亲水性的双-Boc-[12]aneN3-四肽和双-Boc-[12]aneN3-六肽化合物,其衍生物可以用作DNA凝聚试剂的研究。 本论文的第二部分的工作是环糊精肽衍生物的合成及在人工核酸酶和DNA凝聚方面性能研究。我们首先将β-环糊精6-OH用巯基和氨基分别进行了全脱氧取代和单脱氧取代修饰,接着对疏水性二肽和亲水性四肽、六肽衍生物也分别用溴乙酰基修饰,并成功将一系列溴乙酰疏水性二肽连接至环糊精巯基上。此部分涉及到的15个新化合物也经过了全面的波谱表征。凝胶电泳实验初步考察了环糊精二肽衍生物与DNA的作用情况,发现这类化合物对DNA既有切割,又有凝聚作用。