含功能基肽核酸單體合成

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1、河北醫(yī)科大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)及知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬承諾本學(xué)位論文在導(dǎo)師(或指導(dǎo)小組)的指導(dǎo)下，由本人獨(dú)立完成。本學(xué)位論文研究所獲的研究成果，其知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸河北醫(yī)科大學(xué)所有。河北醫(yī)科大學(xué)有權(quán)對(duì)本學(xué)位論文進(jìn)行交流、公開(kāi)和使用。凡發(fā)表與學(xué)位論文主要內(nèi)容相關(guān)的論文，第一署名單位為河北醫(yī)科大學(xué)，試驗(yàn)材料、原始數(shù)據(jù)、申報(bào)的專利等知識(shí)產(chǎn)權(quán)均歸河北醫(yī)科大學(xué)所有。否則，承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。研究生簽名炙嗣偉導(dǎo)師簽名：枷降院領(lǐng)導(dǎo)簽名啉考3和孑年弓月了f日．研究生學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本論文是在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果，

2、除了文中特別加以標(biāo)注和致謝等內(nèi)容外，文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，指導(dǎo)教師對(duì)此進(jìn)行了審定。本論文由本人獨(dú)立撰寫，文責(zé)自負(fù)。研究生簽名炙目目書導(dǎo)師簽名．枷阢為口易年弓月7fEl中文摘要含功能基肽核酸單體的合成摘要1991年，哥本哈根大學(xué)的Riso實(shí)驗(yàn)室的Nielsen等人以酰胺鍵連接的N-(2．氨乙基)甘氨酸骨架單位代替了核酸中磷酸二酯鍵連接的核糖．磷酸骨架單位，設(shè)計(jì)合成了肽核酸(peptidenucleicacid，簡(jiǎn)稱PNA)。DNA：HOB．O，‘勿HB—B1B．州地卜N∥N№。HH

3、’N～心沙卜Nv八N卜心沙oH‘幾ULI-～ooPNA：N叫nFig1：ChemicalstructuresofPNAandDNA在PNA分子中，天然核酸堿基通過(guò)亞甲基羰基連在骨架甘氨酸的氮原子上，形成了類似多肽骨架的核酸分子。PNA的空間結(jié)構(gòu)是DNA和RNA非常好的模擬物，保留了與互補(bǔ)DNA或RNA及PNA之間以堿基配對(duì)原則結(jié)合的能力，而且這種結(jié)合遵從Waston．Crick氫鍵結(jié)合的原則。PNA／DNA和PNA／RNA的復(fù)合物要比相應(yīng)的DNA／DNA和RNA／RNA穩(wěn)定得多。由同聚嘧啶PNA和同

4、聚嘌呤DNA形成的(PNA)2／DNA則具有更高的穩(wěn)定性。而且，PNA與DNA和RNA之間的雜交熱穩(wěn)定性有以下特點(diǎn)：(1)PNA．DNA雜交不受離子強(qiáng)度的影響；(2)PNA．PNA>PNA．RNA>中文摘要PNA—DNA>DNA．DNA。而聚酰胺的’舀’架特點(diǎn)使PNA可以采用經(jīng)典的Fmoc／tBu或Boc／Bzl固相多肽合成策略制備，操作簡(jiǎn)單、費(fèi)用低、效率高，并可適當(dāng)放大量制備。與DNA或RNA相比，PNA具有更好的化學(xué)和生物學(xué)穩(wěn)定性，不易被核酸酶和蛋白酶降解；PNA結(jié)構(gòu)中無(wú)電負(fù)性磷酸二酯鍵的連接橋

5、而呈電中性，避免了與血漿相互作用，從而降低了其非特異性作用發(fā)生的可能。但是，由于PNA自身電中性骨架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使其在水溶性和生物學(xué)利用度等方面表現(xiàn)較差，并且具有自聚傾向，這些缺點(diǎn)是目前其在應(yīng)用領(lǐng)域的主要障礙。迄今已有多種對(duì)PNA骨架和堿基的修飾，其主要目的是改善經(jīng)典PNA的水溶性，增強(qiáng)雜交親和力和序列選擇性，提高生物利用度，拓展PNA在分子生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。對(duì)補(bǔ)治單體的結(jié)構(gòu)改造與修飾主要分為以下幾個(gè)部分：(1)骨架的修飾；(2)堿基的修飾；(3)骨架和堿基同時(shí)修飾。骨架的修飾：對(duì)PNA單體的骨架修

6、飾的方式是多種多樣的，概括起來(lái)主要有以下幾種：(1)單體兩端化學(xué)活性位點(diǎn)m端和C端)修飾；(2)改變單體從N端到C端之間的鍵數(shù)，即改變骨架長(zhǎng)度；(3)用手性氨基酸代替甘氨酸在Gc位引進(jìn)修飾基團(tuán)；(4)用手性氨基酸在Y位引進(jìn)修飾基團(tuán)；(5)在單體N端和C端之間引入環(huán)狀結(jié)構(gòu)。堿基的修飾：主要是在堿基上的某些位點(diǎn)進(jìn)行修飾或者用其它含氮基團(tuán)代替核酸堿基。因?yàn)樗脑斓腜NA序列將用于形成高級(jí)結(jié)構(gòu)，因此對(duì)單體的改造必須不影響堿基間氫鍵的形成。(1)脲嘧啶的5位引入官能團(tuán)，因?yàn)檫@個(gè)位點(diǎn)不參與氫鍵的形成，不會(huì)引入大

7、的立體化學(xué)障礙。(2)引入偽胞中文摘要嘧啶，2，6------氨基嘌呤等天然堿基的類似物。(3)胸腺嘧啶和胞嘧啶雜環(huán)化修飾。(4)引入能夠進(jìn)行熒光標(biāo)記的堿基。骨架和堿基同時(shí)修飾：目前，大多是在骨架或堿基上分別對(duì)PNA單體進(jìn)行修飾，同時(shí)進(jìn)行修飾的單體尚未見(jiàn)報(bào)道。堿基和骨架同時(shí)進(jìn)行修飾，要充分考慮保護(hù)基的正交性原則，以利于肽核酸的序列合成。除了考慮氨基的保護(hù)外，還要考慮氨基酸側(cè)鏈的保護(hù)；在堿基上引入保護(hù)基時(shí)，也要充分考慮到與骨架上氨基保護(hù)基和氨基酸側(cè)鏈保護(hù)基之間的正交保護(hù)問(wèn)題。2002年，ISIS公司購(gòu)

8、買了PNA的相關(guān)專利，準(zhǔn)備將其發(fā)展為第三代反義寡聚核苷酸，這標(biāo)志著PNA成為藥物的前景已逐漸被看好。肽核酸能與DNA和RNA特異性結(jié)合及化學(xué)和生物學(xué)穩(wěn)定性等特性使其在分子生物學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，也帶動(dòng)與之相關(guān)的化學(xué)、分子生物學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。目的：由于經(jīng)典肽核酸自身功能基較少，缺乏參與生物和化學(xué)活性的官能團(tuán)，結(jié)合課題組進(jìn)行的利用PNA高級(jí)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的探索研究的需要，本課題從堿基和骨架兩方面引入功能基。(1)利用尿嘧啶的5位引入羧甲基官能團(tuán)；(2