含羟基和咪唑基团手性肽核酸的设计、合成及亲和性初步探讨
1991年，Nielsen等以N-(2-氨基乙基)甘氨酸结构单元代替磷酸—核糖骨架，设计合成了一类新化合物—多肽核酸(peptidenucleicacid，简称PNA)。该类化合物与寡聚核苷酸类似物截然不同，具有以下独特的性质：1，抗核酸酶和肽酶降解；2，具有良好的细胞膜通透性；3，能与互补的DNA、RNA高特异性和高亲和性杂交；4，可用固相多肽合成策略制备。
L-丝氨酸侧链的羟基以及L-组氨酸侧链的咪唑均为极性基团，在经典肽核酸骨架中引入上述两种氨基酸有利于提高PNA的极性和水溶性。本研究工作设计合成含丝氨酸和组氨酸骨架的手性PNA单体，并在经典PNA链中插入上述手性PNA单体，合成含羟基和咪唑极性基团的手性PNA，以期增加PNA的水溶性，并通过测定它们与互补DNA及PNA序列的杂交亲和性，初步探讨羟基和咪唑基的引入对杂交稳定性的影响。
本研究工作对文献方法进行了改进，合成了含天然碱基腺嘌呤A和胸腺嘧啶T的5种手性PNA单体。合成了2种含丝氨酸残基的PNA单体：N-(2-叔丁氧羰基氨基乙基)-N-(胸腺嘧啶-1-乙酰基)-O-苄基丝氨酸(Ts)、N-(2-叔丁氧羰基氨基乙基)-N-{[N6-(苯甲酰基)腺嘌呤]-9-乙酰基}-O-苄基丝氨酸(As)。合成了3种含组氨酸残基的PNA单体：N(α)-(2-叔丁氧羰基氨基乙基)-N(α)-(胸腺嘧啶-1-乙酰基)-N(π)-苄氧甲基组氨酸(Th)、N(α)-(2-叔丁氧羰基氨基乙基)-N(α)-{[N6-(苯甲酰基)腺嘌呤]-9-乙酰基}}-N(π)-苄氧甲基组氨酸(Ah)以及N(α)-(2-叔丁氧羰基氨基乙基)-N(α)-(胸腺嘧啶-1-乙酰基)-N(τ)-(2，4-二硝基苯基)组氨酸(18)，其中化合物18及其合成方法未见文献报道。中间体及PNA单体的结构均经1HNMR、ESI-MS及元素分析确证。
采用固相多肽合成的方法，合成了两个经典肽核酸序列(TPNA和APNA)和5个手性肽核酸序列(TPNA1、TPNA2、TPNA3、APNA1及APNA2)，经HPLC纯化后得到纯品，MS鉴定证实为目标化合物。
TPNA：Tg10-Lys-NH2APNA：Ag10-Lys-NH2TPNA1：Tg4-Th-Ts-Tg4-Lys-NH2TPNA2：Tg3-Th-Ts-Th-Ts-Tg3-Lys-NH2TPNA3：Tg3-Th-Th-Ts-Ts-Tg3-Lys-NH2APNA1：Ag4-Ah-As-Ag4-Lys-NH2APNA2：Ag3-Ah-As-Ah-As-Ag3-Lys-NH2通过测定熔解曲线的方法，探讨手性肽核酸与互补DNA和PNA序列的杂交性质，以下为参考性结论。
PNA与互补DNA的亲和性：1)dT10与APNA1及APNA2能形成T·A双链杂交复合物，Tm分别为49℃、48.9℃，较dT10/APNA(Tm=51.1℃)分别降低了2.1℃、2.2℃。2)TPNA2与dA10能形成T·A双链杂交复合物，Tm=34.1℃。TPNA1、TPNA3与dA10不能形成T·A双链杂交复合物。3)dT10与APNA、APNA1能形成T·A·T三链杂交复合物，Tm分别为51.9℃、52.1℃，dT10与APNA2不能形成T·A·T三链杂交复合物。4)TPNA、TPNA2与dA10能形成T·A·T三链杂交复合物，Tm分别为57.3℃、48.1℃。TPNA1、TPNA3与dA10不能形成三链T·A·T杂交复合物。
PNA与互补PNA的亲和性：1)TPNA与APNA2能形成T·A双链杂交复合物，Tm为58.3℃，较TPNA/APNA(Tm=62℃)降低了3.7℃。2)TPNA1、TPNA2、TPNA3与APNA1、APNA2不能形成T·A双链杂交复合物。3)TPNA与APNA1、APNA2能形成T·A·T三链杂交复合物，Tm分别为63.4℃、61.2℃，较(TPNA)2/APNA(Tm=64.9℃)分别降低了1.5℃、3.7℃。4)TPNA1、TPNA2、TPNA3与APNA1、APNA2不能形成T·A·T三链杂交复合物。
肽核酸;手性肽核酸;杂交;亲和性;药物化学
解放军军事医学科学院;中国人民解放军军事医学科学院
博士后
药物化学
刘克良
2004
中文
R914;R977.6
107
2006-07-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）