含功能基肽核酸单体合成

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2、除了文中特别加以标注和致谢等内容外，文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，指导教师对此进行了审定。本论文由本人独立撰写，文责自负。研究生签名炙目目书导师签名．枷阢为口易年弓月7fEl中文摘要含功能基肽核酸单体的合成摘要1991年，哥本哈根大学的Riso实验室的Nielsen等人以酰胺键连接的N-(2．氨乙基)甘氨酸骨架单位代替了核酸中磷酸二酯键连接的核糖．磷酸骨架单位，设计合成了肽核酸(peptidenucleicacid，简称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‘几ULI-～ooPNA：N叫nFig1：ChemicalstructuresofPNAandDNA在PNA分子中，天然核酸碱基通过亚甲基羰基连在骨架甘氨酸的氮原子上，形成了类似多肽骨架的核酸分子。PNA的空间结构是DNA和RNA非常好的模拟物，保留了与互补DNA或RNA及PNA之间以碱基配对原则结合的能力，而且这种结合遵从Waston．Crick氢键结合的原则。PNA／DNA和PNA／RNA的复合物要比相应的DNA／DNA和RNA／RNA稳定得多。由同聚嘧啶PNA和同

4、聚嘌呤DNA形成的(PNA)2／DNA则具有更高的稳定性。而且，PNA与DNA和RNA之间的杂交热稳定性有以下特点：(1)PNA．DNA杂交不受离子强度的影响；(2)PNA．PNA>PNA．RNA>中文摘要PNA—DNA>DNA．DNA。而聚酰胺的’舀’架特点使PNA可以采用经典的Fmoc／tBu或Boc／Bzl固相多肽合成策略制备，操作简单、费用低、效率高，并可适当放大量制备。与DNA或RNA相比，PNA具有更好的化学和生物学稳定性，不易被核酸酶和蛋白酶降解；PNA结构中无电负性磷酸二酯键的连接桥

5、而呈电中性，避免了与血浆相互作用，从而降低了其非特异性作用发生的可能。但是，由于PNA自身电中性骨架的结构特点，使其在水溶性和生物学利用度等方面表现较差，并且具有自聚倾向，这些缺点是目前其在应用领域的主要障碍。迄今已有多种对PNA骨架和碱基的修饰，其主要目的是改善经典PNA的水溶性，增强杂交亲和力和序列选择性，提高生物利用度，拓展PNA在分子生物学领域的应用。对补治单体的结构改造与修饰主要分为以下几个部分：(1)骨架的修饰；(2)碱基的修饰；(3)骨架和碱基同时修饰。骨架的修饰：对PNA单体的骨架修

6、饰的方式是多种多样的，概括起来主要有以下几种：(1)单体两端化学活性位点m端和C端)修饰；(2)改变单体从N端到C端之间的键数，即改变骨架长度；(3)用手性氨基酸代替甘氨酸在Gc位引进修饰基团；(4)用手性氨基酸在Y位引进修饰基团；(5)在单体N端和C端之间引入环状结构。碱基的修饰：主要是在碱基上的某些位点进行修饰或者用其它含氮基团代替核酸碱基。因为所改造的PNA序列将用于形成高级结构，因此对单体的改造必须不影响碱基间氢键的形成。(1)脲嘧啶的5位引入官能团，因为这个位点不参与氢键的形成，不会引入大

7、的立体化学障碍。(2)引入伪胞中文摘要嘧啶，2，6------氨基嘌呤等天然碱基的类似物。(3)胸腺嘧啶和胞嘧啶杂环化修饰。(4)引入能够进行荧光标记的碱基。骨架和碱基同时修饰：目前，大多是在骨架或碱基上分别对PNA单体进行修饰，同时进行修饰的单体尚未见报道。碱基和骨架同时进行修饰，要充分考虑保护基的正交性原则，以利于肽核酸的序列合成。除了考虑氨基的保护外，还要考虑氨基酸侧链的保护；在碱基上引入保护基时，也要充分考虑到与骨架上氨基保护基和氨基酸侧链保护基之间的正交保护问题。2002年，ISIS公司购

8、买了PNA的相关专利，准备将其发展为第三代反义寡聚核苷酸，这标志着PNA成为药物的前景已逐渐被看好。肽核酸能与DNA和RNA特异性结合及化学和生物学稳定性等特性使其在分子生物学领域得到了广泛的应用，也带动与之相关的化学、分子生物学和生物技术领域的发展。目的：由于经典肽核酸自身功能基较少，缺乏参与生物和化学活性的官能团，结合课题组进行的利用PNA高级结构，进行结构与功能关系的探索研究的需要，本课题从碱基和骨架两方面引入功能基。(1)利用尿嘧啶的5位引入羧甲基官能团；(2