[发明专利]一种染料及其制备方法与在检测特殊DNA二级结构中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型染料及其制备方法，以及其在检测DNA特殊二级结构的用途。

背景技术

G-四链体(G-quadruplex)是一种特殊的DNA二级结构。人类基因组中很多富鸟嘌呤区域具有形成这一结构的能力，包括端粒末端鸟嘌呤重复序列，以及多种基因的启动子区域，如c-myc，c-myb，bcl-2，c-kit，PDGF，kRAS，VEGF，Rb和胰岛素基因等。同时，富鸟嘌呤序列的互补序列，即富胞嘧啶的序列可以在微酸性条件下，以半质子化的形式特殊的二级结构，叫i-motif。G-四链体和i-motif结构的形成对于体内的一系列生理过程都存在调控作用。据报道，在人类基因组中大约包含了376,000个具有形成G-四链体可能性的序列。研究证明，某些启动子区域的G-四链体结构会显著影响基因的转录和翻译水平，因此G-四链体和i-motif结构的形成和拆散可能涉及到信号传导、细胞凋亡和细胞增殖等一系列体内重要的生理过程。所以，在体内或者体外试验中，能够特异性地检测出G-四链体和i-motif结构的存在或者形成，对于研究G-四链体和i-motif结构的相关生物学功能以及开发以G-四链体和i-motif结构为靶点的抗癌药物等方面都具有非常重要的作用。

目前，在体内和体外检测G-四链体和i-motif结构的研究都取得了一些进展。由于体内大大过量的双螺旋DNA的存在，以及复杂的细胞内环境，使得体内的检测相对于体外检测需要解决更多的难题，目前已有一些荧光分子可以实现体内G-四链体和i-motif结构的检测。而目前体外实验中检测G-四链体和i-motif结构主要是通过仪器的手段，比如圆二色谱法，核磁共振，表面等离子共振，荧光共振能量转移等方法，这些方法对仪器和技术操作的要求都较高，而且价格较昂贵，基本上不能普及使用。目前也有一些文献报道了一些荧光探针来检测G-四链体和i-motif结构。

噻唑橙(TO)染料分子主体由苯并噻唑盐通过一个次甲基桥链与喹啉盐连接而成，TO与DNA有很高的亲和力，高量子产率及结合后极高的荧光增强，因此TO是一个非常好的DNA荧光探针，但其对各种DNA缺乏选择性，限制了其作为特异性识别G-四链体方面的应用。苯乙烯染料也是一类被广泛应用的染料，其早期的主要用途是作为光谱增感剂应用于卤化银照相乳剂中。近年来，发现其具有自聚集等性质，并被应用于一些新的领域，如对一些生物分子的检测和标记。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种新型的染料。

本发明的另一个目的在于提供该染料的制备方法。

本发明还有一个目的在于提供该类染料在检测G-四链体和i-motif结构的应用。

发明通过以下技术方案实现上述目的：

发明提供了一种新型染料，其结构式为：

式中-Ar为芳香环或芳香杂环；

R为H、F、Cl、Br、I、烷基、环烷基、胺类取代基、硝基、羧基取代基中的一种；

A^-为阴离子。具体来说为N原子甲基化反应后的阴离子。

本发明同时提供了该染料的制备方法，表示如下：

其步骤为：先用甲基化试剂(如碘甲烷)，将2-甲基苯并噻唑甲基化，得到化合物再将2-吡咯酮与邻氨基苯甲酸混合，在三氯氧磷存在下，关环反应得到化合物将其与甲基化试剂(如碘甲烷)反应，甲基化后得到化合物将其与化合物反应，得到化合物再将其与不同取代的芳香醛反应，得到最终染料化合物

本发明同时公开和保护了该类染料的制备方法，以及其用于检测G-四链体和i-motif结构的应用。

应用该染料，可以通过如下方法检测G-四链体结构：

1)将待测DNA溶于PH值7.2-7.4的缓冲液，得到溶液A；将该染料溶解，再用PH值7.2-7.4的缓冲液稀释，得到溶液B；

2)将溶液A和溶液B混合，是混合液中待测DNA与染料的摩尔比大于等于1小于等于3，混合后3-5分钟，对混合液进行颜色观察或者紫外可见光谱分析。

2.1)与溶液B对比，若混合液有明显的颜色变化，出现染料单体的颜色(该类染料单体一般为蓝色)，即可判断待测DNA为G-四链体结构；若混合液的颜色与溶液B的颜色一样或者只有非常微弱的变化，仍为聚集体的颜色，既可以判断待测DNA样品为非G-四链体结构。