以醛基为识别基团的荧光探针的探索
作者：何远知
来源：《中学生数理化·学习研究》2017年第05期
通常情况下，某物质周围环境的酸碱度、黏度、温度等发生变化时，导致该分子的荧光信号，如激发和发射波长、荧光强度和受惊，以及偏振等都会发生相应改变，这种分子就被称为某物质的荧光分子探针。荧光探针的应用目的是将分子间的相互作用转化成光学信号发送到外界。事实证明，在实践应用过程中，荧光探针具有高度的灵敏度和较广泛的相应范围。下面就对以醛基为识别基因的荧光探针的设计和合成做进一步分析。 一、证明5＼|醛基胞嘧啶在生物体内的存在
与5＼|轻甲基胞嘧啶相比，5＼|醛基胞嘧啶在生物体内的含量相对更少，在现阶段的实践研究中，对于5＼|醛基胞嘧啶的识别研究比较少。但随着科学技术的不断进步，哈佛大学张毅课题组首先发现了TET酶可以将甲基胞嘧啶氧化为羟甲基胞嘧啶，从而进一步氧化为醛基胞嘧啶和枪机胞嘧啶。在2011年，被称为第七碱基的5＼|醛基胞嘧啶及其进一步的氧化产物被慕尼黑大学Carell课题组证实了在生物体内的存在。在实践科学领域对5＼|醛甲基胞嘧啶的检验可以有助于提早诊疗癌症，为医学技术的进步和发展提供有力依据。 二、以醛基为识别基因的荧光分子探针设计 1.以醛基为识别基因的荧光探针前提条件。
因为醛基在生物体内含量较低，反应惰性，很难被检测和识别，所以找到合适的荧光探针就需要满足很多识别条件。探针要具有与醛基反应的化学基因，该基因与醛基反应效率要高。荧光探针与醛基的反应要有选择性和针对性，并且不能够与胞嘧啶的其他突变形式（比如5＼|甲基胞嘧啶和5＼|羟基胞嘧啶等）发生反应。探针本身的荧光灵敏度要比较高才能够进行有效识别。荧光探针的水溶性要高，出于DNA只能溶于水的特性要求，在识别和检测时反应条件要求温和、过热、过酸和过碱等都会使DNA降解。所以，在以醛基为识别基因的荧光探针设计实验过程中，首先应该选能与醛基进行高效率反应的物质，氨类物质是比较稳定的反应物质，并且氨基与醛基室温就可以进行反应生成希夫碱。在反应过程中也不需要任何催化剂。随后将创建的荧光基因连上氨基后，就可以与醛基胞嘧啶发生不同程度的反应。将含有5＼|醛基胞嘧啶的寡核苷酸进行同样的荧光标记，我们可以发现在不使用催化剂和反应条件约束的情况下也可以对DNA序列进行高效率的标记。 2.以醛基为识别基因的荧光分子探针设计。
将合成得到的5＼|醛基胞嘧啶溶解于50mL甲醇中，搅拌加热至60℃，然后将1＼|氨甲基芘加入到溶液中，保持反应12h以上，薄层层析监控反应直至完全。在反应结束后旋转蒸发除去溶剂，柱层析分离提纯粗产品。最终得到的白色固体用甲醇重结晶。真空干燥以后得到的纯净化合物产率为91%。
3.以醛基为识别基因的荧光探针检测。
在对醛基胞嘧啶进行识别时，发现用以标记5＼|醛基胞嘧啶的分子带有荧光，就可以判断被标记后的DNA序列具有了荧光反射。那么，在检测和识别中，我们就可以通过检测其荧光反射波长定性分析5＼|醛基胞嘧啶，然后通过测定其荧光强度可定量分析5＼|醛基胞嘧啶。通过对荧光反射的有无及波长检测，就可以做到对DNA中的醛基胞嘧啶进行定性分析。通過测量荧光强度并结合线性关系得出5＼|醛基胞嘧啶的含量，从而能够实现以醛基为识别基因的荧光探针有效检测。
作者单位：河北省石家庄二中实验学校
以醛基为识别基团的荧光探针的探索
