含有插入到核酸的核碱基（Ｂ）之间的分子单元（Ｉ）、能够发射可检测信号的活性分子单元（ＡＤ）和任选的间隔单元的双功能化合物，其中所述活性检测单元（ＡＤ）选自这样的化学实体：该化学实体具有的结构能够与插入单元（Ｉ）产生下述电子反应：在氧化反应过程中，由插入单元（Ｉ）确定的半电对Ｉ＋／Ｉ的还原－氧化电位（ＥＩ＋／Ｉ）低于由核碱基（Ｂ）确定的半电对Ｂ＋／Ｂ的还原－氧化电位（ＥＢ＋／Ｂ），而在还原反应期间，由插入单元（Ｉ）确定的半电对Ｉ／Ｉ的还原－氧化电位（ＥＩ／Ｉ）高于由核碱基（Ｂ）确定的半电对Ｂ／Ｂ－的还原－氧化电位（ＥＢ／Ｂ－）。此外，描述了化合物用于检测核酸的用途、其合成方法和含有该化合物的系统。
【技术实现步骤摘要】
双功能化学化合物、其制备方法、 其用于核酸检测的用途和含有该化合物的系统通常核酸的检测都是利用所谓的"DNA芯片"进行的，该芯片 经得起高通量的检验，而且比传统的DNA印M RNA印迹技术更可靠。通 常，这种芯片含有数目众多的己知序列的寡核苷酸片段("探针")，而且为了 提高稳定性，通常,探针既可以是DNA，也可是被修饰的、对化学和酶降 解耐受的寡核苷酸。在分析过程中，将被测试的样品与芯片相接触，使得探针 育滩与被分析样品的DNA或RNA杂交。接着，通过一些方法，通常是采用 插入染料或其它荧光标记的光学方法来检测和定穀交的核酸。目前双功能化，已被用于DNA的光裂解，它含有两个分子单 元-一个被称作"插入"单元(I),另一个被称作"活性单元"(AD)。通常， 单元I经光照谢被氧化，从而将一个电子转移至惮元ADo然后，氧化的单元I 在这个被贡献给了单元AD的电子返回单元I之前被DNA还原。如附图说明图1所示， 该机制导致了 DNA的氧化，并由雌其 (J.Joseph,等人，J.Phys. Chem. B (2003)，第107巻，第44444450页，以及其参考文献)。但是，已经发现一些双功能化合物也可以被用来检测核酸。丙蜀蔡1,4，5,8-四甲酸的存在下，将基因与固定在电极上的DNA探针进行杂交。所以，已知的双功能化合物必须是用在保证有适当的光照条件的 检测应用中，因此在工业上不适于广泛使用。专利技术概述根据本专利技术，提供了一种双功能化合物，其含有可以插入到核酸 的核碱基(B)之间的插入单元(I)和能够发出检测信号的活性单元(AD) 以及任选的间隔单元，其中活性检观ij单元(AD)选自这样的化学实体该化 学实体具有的结构肖滩与插入单元(1〉产生下述电子反应在氧化反/^l^中， 由插入单元I确定的半顿I+/I的还原-氧化电位(EI+/I)低于由核碱基B确 定的半电对B+氾的还原-氧化电位(EB+/B),而在还原反应中，由插入单元I 确定的半,IZI.的还原-氧化电位(EI/I)高于由核碱基B确定的半电对B/B-的还原-氧化电位(EB/B-)。这种具有插入部分(I)和活性检测部分(AD)的双功能化合物 的特殊的设置允许双功能分子与核酸碱基(B)结合，吸收能量并将能量传递 给活性检测部分，从而产生可检测的信号。但是，不同部分或化合物的氧化还 原电位是被设计好的，这样能量不会传避合MS但却会传递给活性检测部分， 由lt爐免了通常由骨架裂解导致的DNA结构的改变。因此，双功能化，可 以检测核酸而不会破坏核酸的结构。检测器可以带有多个包被有或邻近于一个或多个探针的电极。当 探针与目标杂交并与双功能化合物结合时，在该位点电流会升高。电流强度取决于样品中目标核酸的浓度，因此可以对其含量进行测定。可以通过任何方法，辦崃说，M循环伏安法、差M冲伏安法和度电位條须懂电流 艘。在下文中，术语"化学实体"指的是含有功能基团的分子的一部 分，或者是含有功能基团的齡肝。双功能化合物的插入单元I具有诸如fflil与核碱基B的7U轨道重叠 而与核酸结合的结构，tti^自織、蒽基芘基、菲基及其功能mt/。活性检测单元AD选自f嫩发射发光信号、磁信号、电信号、热 信号、光信号、电子信号和电化学信号等可检测信号的化学实体，而且具有， 例如紫罗碱的化学结构。紫罗碱是4,4'-聊比啶的双對安衍生物。其名称的由来 是这类化合物容易被还原成带强烈蓝色的自由基单个阳离子。通常紫罗碱的化 学式是l,r-双-M，4'-聊比啶镜氯化物，其中i^甲基、乙基苯基或甜魏。在紫罗碱的变体中，带有双批啶的钉n络合物以及Mil常的电致变色金属络^ti ^极性络^t/也可以，M用。在本文中，重要的是會辦用不改变DNA结构的技，测由活性 检测单元AD鄉的信号。当含有间隔单元S时，它防止了在基态下插入单元I和活性检测 单元AD之间的直接电子影响，而且它是一个非共轭的体系，例如，可以是一 个4瑰取代的脂繊，特别是用沐二甲苯的衍生物取代的脂方繊。特别地，本专利技术的双功能化合物提供了一个活性检测单元AD，其具有诸如aii电子转移4顿入单元i的mm态失活的结构，这样就防止了插入单元I的激发态与DNA链的核碱基B之间进一步的相互影响。被要求权利保护的双功能分子结构是很有优势的，由于插入单元I和活性检观掸元AD的适当的选择使得核酸检领啲灵鹏和特异性都达到了最佳化，而仍能防止其糊早。特别地，提供了一种双功能化合物，名为1-{4-[2- (9-蒽基甲氧基)乙萄苯對-l，-甲基4，4，-聊比啶，具有结构式l:<formula>complex formula see original document page 8</formula>式1的化合物是由含有已知具有dsDNA插入活性的蒽的插入单 元I和含有已知具有耐受可逆还原反应能力的紫罗碱的活性单元AD构成。皿紫罗碱的光致还原作用，利用其产生的电子转移过程可以使光刺激后处于激发态的蒽的功能失活，从而ilii还原作用防止任何其它电子向蒽被插入其中的核酸进行转移。合成式1的化储的方飽括了将式2的化合物<formula>complex formula see original document page 8</formula>其中n是0-10，在氢化钠的存在下，与α，α'位置被卤素取代的对二甲苯反应而得到式3的化合物的步骤；<formula>complex formula see original document page 8</formula>其中X是卤素；使式3的化合物与4，4'-双吡啶反应而得到式5的化合物;<formula>complex formula see original document page 9</formula>顿功能化^f寺别翻于核酸的检测，例如电化学检测。财卜， 它也可以分析不同性质的核酸，诸如溶液中的或与核酸探针杂交后固定在固体 表面上的RNA和单链^l链DNA。本双功能化，可以用于区分单链或双链DNA链。最后，根据本专利技术，提供了一个用于检测核酸的含有上面描述的 双功能化，的系统，检测双功能化⑩的活性检测单元AD与核酸探针所发 射的信号的方法。此外，该系统可以含有用以支撑核酸探针的材料。附图简要说明本专利技术更进一 步的特性和优点将通过下面的对一 些具体实施方式 的描M呈5见，这些具体实施方式只是非限制性的描述，必要时可以参照附图， 其中图1图示了本领鄉见有技术的双功能化合吻的活性机制； 图2显示的是参照化合物蒽甲醇和本专利技术的式1的双功能化合物 的吸收光谱；图3显示的是参照化合物蒽甲醇和式1化合物的荧光图谱；图5显示的是随着连乡，加dsDNA，式1化合物的吸收光谱中观 察到的光谱变化；图6显示的是在裸露的ITO电极(a)上记录的式1化合物(40 mM) 和用双链dna修饰的电极(b)上记录的式l化合物(2mM)的循环伏安图； 图7显示的是在裸露的ito电极(a)上记录的式1化合物(40 mM)和用单链DNA修饰的电极(b)上记录的式l化合物(2mM)的循环伏安图；图8显示的是用单链和双链DNA《it布的四种不同的ITO本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双功能化合物，含有能够插入到双链核酸的核碱基（Ｂ）之间的插入单元（Ｉ）和能够发射可检测信号的活性检测单元（ＡＤ），其特征在于所述活性检测单元（ＡＤ）选自这样的化学实体：该化学实体具有的结构能够与插入单元（Ｉ）产生下述电子反应：在氧化反应过程中，由插入单元（Ｉ）确定的半电对Ｉ＋／Ｉ的还原－氧化电位（ＥＩ＋／Ｉ）低于由核碱基（Ｂ）确定的半电对Ｂ＋／Ｂ的还原－氧化电位（ＥＢ＋／Ｂ），而在还原反应中，由插入单元（Ｉ）确定的半电对Ｉ／Ｉ的还原－氧化电位（ＥＩ／Ｉ）高于由核碱基（Ｂ）确定的半电对Ｂ／Ｂ－的还原－氧化电位（ＥＢ／Ｂ－）。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S科诺西，S索蒂诺，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]
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