核酸荧光探针研究进展.pdfVIP

第十届全国有机分析学术研讨会 核酸荧光探针研究的进展 杨景和8 蔺存国6吴霞3 (‘山东大学化学院．国家教委胶体与界面化学开放研究实验室．济南250100 ‘洛阳船舶材科研究所青岛分所，青岛 266071) 关键词 核酸荧光探针 核酸是生物体内一类重要的大分子．对它们的研究已成为生命科学的重要内容。近年来， 现代分子生物学的发展以及分子生物学在临床诊断中的应用使得人们对人类疾病在许多方 面的认识发生了变革，现已证明许多疾病的发生，尤其是目前困扰人类的癌症都与体内的遗 传物质一核酸的变化有着密切的关系。因此，如果能够提供生物体内的核酸浓度或者结构方 面的变化信息，将会对疾病的诊断及了解某些药物的活性机理和新型抗癌药物的设计开发及 筛选、化疗及防癌试剂的改型换代等具有重要意义。 核酸探针作为研究核酸的有力工具，在90年代取得了长足的进展，新的聚合酶链反应 技术(PcR，亦称靶扩增技术)已日臻完善，发光标记探针也已经与放射性同位素标记具有同 等重要的地位，而且已应用于DNA杂交研究、疾病诊断和食品微生物检测等方面。但是，研 究开发新的高灵敏度的核酸探针仍然是十分迫切和有意义的工作。下面将着重从荧光光度法 方面来对核酸探针进行简单介绍，迄今已见报道的探针大致可以分为以下几类：即有机染料、 金属配合物、金属离子和光化学荧光探针等。 1有机染料 最常用的是溴化乙锭，它是一种菲锭染料，其荧光在水溶液中非常弱，当插入到脱氧核 塘核酸(DNA)的碱基对之间后，其荧光效率大大增强，而且其激发波长产生较大的位移。 当相互作用的分子与溴化乙锭同时键合到DNA上时，常常导致其荧光猝灭，因此它经常被利 用来研究DNA存在下的物质之间的相互作用。其它常用的有机染料还有二苯并咪唑 色霉素A3、橄榄霉素等，缺点是大多具有毒性和诱变性。因此，近年来寻找无毒、高效、 简便的核酸荧光染料越来越受重视。己报道的有苯并喹嗪、亚甲蓝、维他命Ka、竹红菌素A、 利凡诺、小檗碱、卟啉及其衍生物等。此外，人们还提出了基于共振能量转移和荧光自猝灭 的荧光探针。并将其应用于DNA的测定中。 2金属配合物 金属配合物作为DNA结构和构象的探针一直是比较活跃的研究领域，这类配合物大致可 以分为两类，一类是过渡金属及贵金属配合物，是基于利用配合物的立体结构的发光性质来 探测核酸的二级结构，其中配体多是以N，N一原予进行络合，如卟啉、联吡啶、l，10-邻 啡罗林及其衍生物等。人们在系统研究这类配合物的各种性质的基础上，发现这类配合物具 有识别DN^构象的功能，它们与DNA结合后都会使发光增强。另一种金属络合物荧光探针是 A19 第^}．届伞困有机分析学术研讨会 稀土离子配合物，它{fJ-石l以作为核酸的扩散控制无辐射能量转移荧：危探针。常用的稀士离子 是Eu3‘和Tb”，已报道的配体则有氨羧络合剂、8一羟基喹啉、I，10一邻啡罗林和四环素等。 3金属离子 作为核酸荧光探针的金属离子绝大多数都是稀土离子，这主要：睦因为稀一1l离子具有光谱 一 ’ 线宽窄、发光寿命长和能发射特征荧光且与生物分子有很大的亲和力等特点。特别是 能有效地发生从有机配体到中心离子之间的能量转移，使得具有弱内源荧光的中心离子荧光 r 得到加强。该探针可用于核酸构象的探测。 4光化学荧光探针 光化学荧光分析是一种建立在光化学反应基础上的荧光分析技：术．它对+]：提高荧光分析 的灵敏度和选择性，扩大其应用范围十分有利。具有光化学荧光活性的小分子与生物大分子 结合后，由于结构或微环境的变化，导致了光化学荧光活性的变化；以此作为光化学荧光探 针，可获得生物大分子的结构信息和质量信息。我们从设计核酸的结构探针和寻找定量测定 方法出发，以荧光为主要研究手段对核酸进行了以下研究： 1．选择了具有平面结构的1，2，4一三羟基葸醌为配体与具有惰性气体结构的Be。形成的小 分子金属配合物来研究与核酸