本文關(guān)鍵詞：光可控的熒光核苷的設(shè)計(jì)、合成及性能研究

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【摘要】：在化學(xué)與合成生物學(xué)領(lǐng)域,用一種可逆的方式對(duì)生物分子的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行控制成為了熱門挑戰(zhàn)。光作為一種方便而強(qiáng)有力的觸發(fā)器,通常無(wú)傷害于生命體系,并且提供了較高的時(shí)間和空間的分辨率。在各種各樣的人造光致變色分子中,二芳基類光控開(kāi)關(guān)分子由于其可逆性和多樣性等特點(diǎn),受到越來(lái)越多人的關(guān)注。因此,通過(guò)分子水平的光控開(kāi)關(guān)的合成實(shí)現(xiàn)對(duì)生物體系的可逆光控,已經(jīng)成為一種在生物體外以及活細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行生命進(jìn)程研究和控制的強(qiáng)有力的途徑。在核酸領(lǐng)域,不同的光控開(kāi)關(guān)分子已經(jīng)修飾在天然核酸的核糖部分、堿基以及磷酸骨架,例如,偶氮苯類,二苯乙烯類,二芳基乙烯類。最近幾年,與生物分子結(jié)合的不同種類的二芳基乙烯類光控開(kāi)關(guān)已經(jīng)被開(kāi)發(fā),包括多肽、堿基、核苷和DNA。然而,在核酸的核糖部分引入二芳基乙烯基團(tuán)鮮有報(bào)道。因此,在本文的第一部分工作中,我們?cè)O(shè)計(jì)并合成了基于天然脫氧腺苷的二芳基乙烯類光控開(kāi)關(guān),主要通過(guò)關(guān)鍵步驟的Sonogashira-type偶聯(lián)反應(yīng),利用炔基將二芳基乙烯單元和脫氧腺苷的碳8位相連。在水溶液中,它們其中的一些表現(xiàn)出良好的光致變色性能,例如,在365 nm紫外光的照射后發(fā)生明顯的顏色變化,吸收波長(zhǎng)的紅移,良好的抗疲勞強(qiáng)度,熱穩(wěn)定性,轉(zhuǎn)換效率,以及堿基配對(duì)性質(zhì)。總之,其表現(xiàn)出以下的優(yōu)點(diǎn):(1)起始原料脫氧腺苷的商業(yè)化;(2)良好的堿基配對(duì)性能,源于天然脫氧腺苷部分;(3)明顯的紅移現(xiàn)象,歸因于關(guān)環(huán)形式的共軛體系。我們?cè)O(shè)計(jì)合成的基于天然脫氧腺苷的二芳基乙烯類光控開(kāi)關(guān),其關(guān)環(huán)異構(gòu)體在可見(jiàn)光區(qū)域的強(qiáng)的吸收帶對(duì)與其連接的熒光染料,具有熒光淬滅的作用。對(duì)能量共振轉(zhuǎn)移應(yīng)用于“off-on”形式的可逆熒光開(kāi)關(guān)提供了便利的條件,這一非常有用的性質(zhì)使其可應(yīng)用于生物成像或者超分辨的顯微鏡檢查。但是,它們均無(wú)熒光性質(zhì)。這就需要我們選擇一個(gè)合適的熒光基團(tuán)作為發(fā)色團(tuán),與其連接,既能產(chǎn)生熒光,又能通過(guò)光控制熒光強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的作用。由于BODIPY類熒光染料具有結(jié)構(gòu)修飾性強(qiáng)、熒光效率高等特點(diǎn),因此在本研究工作中選其為熒光團(tuán)。在本文的第二部分工作中,以脫氧腺苷為結(jié)構(gòu)骨架,BODIPY類染料為熒光體,二芳基乙烯類化合物為光控開(kāi)關(guān)單元,叁鍵為連接基將具有不同功能的基團(tuán)偶聯(lián),合成了基于核苷的熒光光控開(kāi)關(guān)化合物DAB-1和DAB-2;考察不同體外環(huán)境因素對(duì)其光物理、化學(xué)性能的影響,并將其應(yīng)用于活細(xì)胞內(nèi)在體檢測(cè)與成像。以上研究結(jié)果表明,在紫外光的作用下,發(fā)生電環(huán)重排反應(yīng),其關(guān)環(huán)異構(gòu)體使熒光淬滅,得到一個(gè)熒光“關(guān)”的狀態(tài);而在可見(jiàn)光的照射下,關(guān)環(huán)形式切換至其對(duì)應(yīng)的開(kāi)環(huán)異構(gòu)體,此轉(zhuǎn)換恢復(fù)了熒光發(fā)射,得到一個(gè)熒光“開(kāi)”的狀態(tài)。因此,實(shí)現(xiàn)了熒光開(kāi)/關(guān)的可逆轉(zhuǎn)換。與商業(yè)化的溶酶體染料Lyso Tracter Red進(jìn)行復(fù)染的實(shí)驗(yàn)表明,其能很好地靶向定位溶酶體。在對(duì)溶酶體成像與監(jiān)測(cè)方面,本文提供了新方法,對(duì)許多疾病發(fā)生發(fā)展的基礎(chǔ)研究具有重要意義,并且為熒光核苷在生物識(shí)別工作中的深入研究和實(shí)際應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O629.74

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1 席丹丹;光可控的熒光核苷的設(shè)計(jì)、合成及性能研究[D];河南師范大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：1285630