环多胺—聚天冬氨酸的制备及其与核酸的作用机理研究

论文摘要

近年来,人工核酸切割酶在基因治疗领域发展迅速,尤其是小分子人工核酸切割酶的研究极为广泛。其中大环多胺偶合金属离子以及环多胺配体由于与DNA的亲和能力使其在人工核酸酶领域的应用较高。聚天门冬氨酸作为良好的高分子材料,拥有无毒、良好的生物相容性以及与DNA的静电结合作用使其在基因载体领域得到较多的应用。本实验通过手臂将环多胺接枝到聚天门冬氨酸主链上,得到三种环多胺-聚天门冬氨酸产物分别为PASP-tacn、PASP-cyclen、 PASP-cyclam,并针对cyclen合成了五种不同接枝率的PASP-cyclen产物,探讨了接枝率对产物性质的影响,产物依次通过红外光谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、基质辅助飞行时间质谱、热重分析等检测手段证明了上述产物的结构正确性。本实验通过化学合成的办法合成出大分子人工核酸切割试剂,通过荧光淬灭、圆二色谱、琼脂糖凝胶电泳、原子粒显微镜等检测发现产物具有很好的断裂双链DNA的能力,而且是环多胺在无金属离子络合情况下就具有极好的切割能力,这在目前国内外人工核酸切割酶领域是不多见的,开启了大分子作为人工核酸切割试剂的研究。同时还发现环多胺-聚天门冬氨酸与环多胺偶合金属离子相比较,断裂DNA的方式由随机性切割向非随机性切割方向转变,这向人工核酸切割酶领域的最终目标定点切割迈出了坚实的一步。为了更好的研究环多胺-聚天门冬氨酸切割核酸的作用机理,本实验设计合成了PSI-cyclen、PSI-cyclen-丙胺、PSI-cyclen-乙醇胺三种产物,推测并证实了环多胺-聚天门冬氨酸中环多胺与羧基协同作用的切割机理,并且通过Freifelder-Trumbo方程证实了随机切割向非随机切割方向转变的真实性。为氮杂环-氨基酸化合物切割DNA的研究做出了重要贡献。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 聚天门冬氨酸的研究进展
• 1.1.1 聚天门冬氨酸的性质及用途
• 1.1.2 聚天冬氨酸的合成工艺
• 1.2 大环多胺的研究以及应用
• 1.3 本课题的研究目的和意义
• 第二章 环多胺-聚天冬氨酸的合成及表征
• 2.1 主要试剂与仪器设备
• 2.1.1 主要试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 合成路线
• 2.2.1 大环多胺合成路线
• 2.2.2 聚天冬氨酸与大环多胺的缀合路线
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 聚合物的合成
• 2.3.2 大环多胺及其衍生物合成的实验步骤
• 2.4 产物结构表征
• 2.4.1 NMR表征
• 2.4.2 水相GPC测定
• 2.4.3 基质辅助飞行时间质谱
• 2.4.4 热重分析
• 第三章 环多胺-聚天冬氨酸与核酸的相互作用研究
• 3.1 环多胺-聚天门冬氨酸与核酸结合能力的研究
• 3.1.1 荧光淬灭
• 3.1.2 圆二色光谱（CD）
• 3.1.3 琼脂糖凝胶电泳
• 3.1.4 原子力显微镜（AFM）
• 第四章 环多胺-聚天门冬氨酸切割核酸模式的研究
• 4.1 切割模式的推测
• 4.2 切割模式的探究
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者及导师简介