一种末端炔基脱氧核糖核酸及其自偶联方法技术

本发明专利技术提供了一种具有如式I所示结构的末端炔基脱氧核糖核酸，及其偶联后的长链脱氧核糖核酸，其末端DNA不会在反应过程中损伤，与预设的DNA链一致，可作为DNA“砖块”(DNA tile)或DNA折叠模块以构建精密复杂的DNA纳米结构，应用前景广泛。同时，本发明专利技术还提供了将前述末端炔基脱氧核糖核酸进行化学偶联的方法，不损坏DNA活性，且产率高，具有很好的推广应用前景。具有很好的推广应用前景。具有很好的推广应用前景。具有很好的推广应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种末端炔基脱氧核糖核酸及其自偶联方法


[0001]本专利技术属于DNA纳米
，具体涉及一种末端炔基脱氧核糖核酸及其自偶联方法。

技术介绍

[0002]脱氧核糖核酸(DNA)是有多个脱氧核苷酸线性构成的聚合物，包括腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)四种不同碱基的脱氧核苷酸，其中A与T、G与C之间按照Watson
‑
Crick碱基配对原则严格互补，具有很好的一级结构稳定性；同时，单链和双链DNA机械性质不同，单链灵活性较强，双链稳定性优异，局部交替使用可以自组装形成多样且稳定的纳米结构，因此DNA非常适于作为纳米技术原料。DNA纳米技术即是以 DNA为原材料，使用稳定的分支DNA基序用以构建各类目标结构和功能器件的技术，例如DNA Tile自组装、DNA折纸术等技术，基于碱基互补配对原则，将高度可编程的纳米结构组装成任意大小、形状，实现各种复杂功能，在纳米材料、信息载体、生物传感器和人工分子机器等领域有着潜在应用价值(陈鑫,王方,张新建,石晓龙.DNA可编程纳米制造研究进展[J].广州大学学报(自然科学版),2020,19(06):13
‑
22.)。
[0003]尽管目前DNA纳米技术构建的不同纳米结构、纳米器件有诸多报道，但是，无论是DNA“砖块”(DNA tile)，还是DNA折叠模块(长链DNA在较小的短链的帮助下通过折叠形成的各种纳米形状)，均依赖于Watson
‑
Crick 碱基配对实现连接构筑DNA纳米结构。但这种依赖碱基互补配对的方式构建的纳米结构在加热或变性剂存在条件下容易发生变性，因此只能在非变性条件下进行研究，这使得它们的表征、纯化都比较复杂，这也限制了其作为复杂的DNA纳米结构构建模块的应用。同时，作为DNA折叠模块的长链 DNA模板来源有限，现有的固相合成长链DNA的方法合成效率低、难度大且成本高，通常合成的脱氧核糖核酸链不超过200个寡聚核酸，难以形成结构大且复杂的DNA折叠模块。
[0004]采用化学方式构建DNA模块(“砖块”或折叠模块)为上述问题提供了解决方案，但DNA化学与普通化学反应存在差别，许多普通的小分子化学反应条件苛刻，容易引起DNA变性、破坏DNA活性，这也是阻碍DNA纳米结构发展的原因之一。目前，通过化学反应来实现DNA
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DNA的偶联反应的工作非常少，即通过化学连接的DNA模块种类非常有限，亟待进一步地拓展。炔基是一种不饱和基团，不饱和碳碳三键具有加成、氧化反应活性，且连接于三键碳上的炔氢也具有反应活性，具有化学偶联的潜力。炔基偶联反应是小分子化学中经典人名反应：Glaser反应，但正是由于前述的诸多问题导致目前未见将DNA链通过炔基偶联的报道。
[0005]因此，探索新的构建DNA纳米结构模块的化学修饰DNA，研究其偶联反应，对丰富DNA模块的种类、拓宽DNA纳米
具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种末端炔基脱氧核糖核酸，它具有如下结构：
[0007][0008]其中，R为R1、R2为连接子，R0为H或C1～C6 烷基，R3为H或C1～C5烷基；或R2与R3连接，与共用的N形成饱和含氮杂环或含氮螺环；
[0009]DNA为人工修饰或未修饰的脱氧核糖核苷酸单链或双链。
[0010]本专利技术还提供了一种炔烃偶联的脱氧核糖核酸，它具有如下结构：
[0011][0012]其中，R
a
、R
b
分别独立选自R1、R2为连接子， R0为H或C1～C6烷基，R3为H或C1～C5烷基；或R2与R3连接，与共用的 N形成饱和含氮杂环或含氮螺环；
[0013]DNA1、DNA2为人工修饰或未修饰的脱氧核糖核苷酸单链或双链，DNA1和DNA2相同或不同，当R
a
和R
b
同为结构时，R
a
中的R0和R
b
中的R0可以为下文所述的不同的结构，R
a
中的R1和R
b
中的R1可以为下文所述的不同的结构。当R
a
和R
b
同为结构时，R
a
中的R2和R
b
中的R2可以为下文所述的不同的结构，R
a
中的R3和R
b
中的R3也可以为下文所述的不同的结构。
[0014]进一步地，上述的末端炔基脱氧核糖核酸或炔烃偶联的脱氧核糖核酸中， R0为H或C1～C3烷基；
[0015]R1为取代或未取代的其中A为无、C1～C3烷基链、芳环或芳杂环，L
a
为无、C1～C4烷基链、或C3～C6环烷，n为1～3的整数；所述取代的取代基为卤素或C1～C3烷基；
[0016]R2为取代或未取代的其中，L
’
为无或C1～C4的烷基链，B 为无、芳环、芳杂环、饱和杂环或酰胺键，L”为无、C1～C4的烷基链、为无、C1～C4的烷基链、m、p分别独立选自1～3的整数；所述取代的取代基为卤素、羟基、C1～C3烷基、羟基取代或C1～C3烷氧基取代的C1～C3烷基、C1～C3 环烷基、芳基、卤素取代或羟基取代的芳基；
[0017]R3为H或C1～C6烷基；
[0018]或R2与R3连接，与共用的N形成2～6元饱和含氮杂环或5～11元含氮螺环。
[0019]更进一步地，R0为H，
[0020]R1为取代或未取代的其中A为无、苯环或噻吩环， L
a
为无、C1～C4烷基链、或环丙烷；所述取代的取代基为F、Br 或甲基；
[0021]R2为取代或未取代的其中，L
’
为无或C1～C4的烷基链，B 为无、苯
环、吡啶环、饱和含氮杂环或酰胺键，L”为无、C1～C4的烷基链、或m、p分别独立选自1或2；所述取代的取代基为F、 Cl、羟基、甲基、羟基取代或甲氧基取代的甲基、环丙烷基、苯基、Br取代、 Cl取代或羟基取代的苯基；
[0022]R3为H或C1～C6烷基；
[0023]或R2与R3连接，与共用的N形成4～6元饱和含氮杂环或7～10元含氮螺环。
[0024]更进一步地，
[0025]R1为无、为无、为无、
[0026]R2为为
[0027]或R2与R3连接，与其共用的N形成：连接，与其共用的N形成：
[0028]更进一步地，上述的脱氧核糖核酸末端炔基脱氧核糖核酸有如下任一结构：
[0029][0030]更进一步地，上述的炔烃偶联的脱氧核糖核酸，具有如下任一结构：
[0031][0032]其中，DNA1和DNA2相同或不同。
[0033]本专利技术还提供了一种末端炔基脱氧核糖核酸自偶联的方法，包括如下步骤：
[0034]取权利要求1、3～6任一项所述的一种或多种末端炔基脱氧核糖核酸溶于溶剂中，
加入铜催化剂、碱和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种末端炔基脱氧核糖核酸，其特征在于，它具有如下结构：其中，R为R1、R2为连接子，R0为H或C1～C6烷基，R3为H或C1～C5烷基；或R2与R3连接，与共用的N形成饱和含氮杂环或含氮螺环；DNA为人工修饰或未修饰的脱氧核糖核苷酸单链或双链。2.一种炔烃偶联的脱氧核糖核酸，其特征在于，它具有如下结构：其中，R
a
、R
b
分别独立选自R1、R2、为连接子，R0为H或C1～C6烷基，R3为H或C1～C5烷基；或R2与R3连接，与共用的N形成饱和含氮杂环或含氮螺环；DNA1、DNA2为人工修饰或未修饰的脱氧核糖核苷酸单链或双链，DNA1和DNA2相同或不同。3.如权利要求1所述的末端炔基脱氧核糖核酸或权利要求2所述的炔烃偶联的脱氧核糖核酸，其特征在于，R0为H或C1～C3烷基，R1为取代或未取代的其中A为无、C1～C3烷基链、芳环或芳杂环，L
a
为无、C1～C4烷基链、或C3～C6环烷，n为1～3的整数；所述取代的取代基为卤素或C1～C3烷基；R2为取代或未取代的其中，L
’
为无或C1～C4的烷基链，B为无、芳环、芳杂环、饱和杂环或酰胺键，L”为无、C1～C4的烷基链、为无、C1～C4的烷基链、m、p分别独立选自1～3的整数；所述取代的取代基为卤素、羟基、C1～C3烷基、羟基取代或C1～C3烷氧基取代的C1～C3烷基、C1～C3环烷基、芳基、卤素取代或羟基取代的芳基；R3为H或C1～C6烷基；或R2与R3连接，与共用的N形成3～6元饱和含氮杂环或5～11元含氮螺环。4.如权利要求3所述的脱氧核糖核酸末端炔基脱氧核糖核酸或炔烃偶联的脱氧核糖核酸，其特征在于，R0为H，R1为取代或未取代的其中A为无、苯环或噻吩环，L
a
为无、C1～C4烷基链、或环丙烷；所述取代的取代基为F、Br或甲基；R2为取代或未取代的其中，L
’
为无或C1～C4的烷基链，B为无、苯环、吡啶环、饱和含氮杂环或酰胺键，L”为无、C1～C4的烷基链、m、p分别独立选自1或2；所述取代的取代基为F、Cl、羟基、甲基、羟基取代或甲氧基取代的甲基、环丙烷基、苯基、Br取代、Cl取代或羟基取代的苯基；
R3为H或C1～C6烷基；或R2与R3连接，与共用的N形成4～6元饱和含氮杂环或7～10元含氮螺环。5.如权利要求4所述的脱氧核糖核酸末端炔基脱氧核糖核酸或炔烃偶联的脱氧核糖核酸，其特征在于，R1为无、为无、R2为为或R2与R3连接，与其共用的N形成：连接，与其共用的N形成：
6.如权利要求1、3～5任一项所述的脱氧核糖核酸末端炔基脱氧核糖核酸，其特征在于，它具有如下任一结构：7.如权利要求2～5任一项所述的炔烃偶联的脱氧核糖核酸，其特征在于，它具有如下任一结构：
其中，DNA1和DNA2相同或不同。8.一种末端炔基脱氧核糖核酸自偶联的方法，其特征在于，包括如下步骤：取权利要求1、3～6任一项所述的一种或多种末端炔基脱氧核糖核酸溶于溶剂中，加入铜催化剂、碱和溴源反应；
反应式如下：其中，DNA
’
和DNA”相同或不同，R
’
和R”相同或不同。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述溶剂是水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、戊醇、环己醇、2
‑
氟乙醇、2,2
‑
二氟乙醇、2,2,2
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三氟乙醇、六氟异丙醇、苯甲醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙三醇、乙醚、环氧丙烷、异丙醚、四氢呋喃、2
‑
甲基四氢呋喃、四氢吡喃、1,4
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二氧六环、苯甲醚、二甲硫醚、二乙基硫醚、乙二醇二甲醚，乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、N
‑
甲基吡咯烷酮、...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡允金，杨珂新，罗阿云，张子琪，汪秀明，余潇兵，
申请(专利权)人：康龙化成北京新药技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：