[发明专利]取代的香豆素-噻唑橙衍生物及其制备方法和用途

说明书

本发明属于生物化学领域，具体涉及取代的香豆素‑噻唑橙衍生物及其制备方法和用途。本发明提供了一种取代的香豆素‑噻唑橙衍生物，其结构式如其结构式如式Ⅰ所示。本发明还提供了上述取代的香豆素‑噻唑橙衍生物的制备方法和其对G四链体的荧光识别用途。本发明提供的取代的香豆素‑噻唑橙衍生物具有毒副性小、选择性好、灵敏度高、原料简单易得、整条合成路线可操作性强、反应条件也比较温和、总体成本较低等优势，与现有低效的G‑四链体荧光探针相比，无疑更有市场竞争力。

技术领域

本发明属于生物化学领域，具体涉及取代的香豆素-噻唑橙衍生物及其制备方法和用途。

背景技术

G四链体是一种非典型的核酸结构。四个鸟嘌呤碱基通过氢键作用力可以组成G四聚体平面，而多层的G四聚体平面又可以形成G四链体。G四链体可以在生理条件下由富G的DNA或RNA单链形成，并且可以在生物体内稳定存在。2013年，G四链体在哺乳动物细胞内存在的直接证据被提出，共聚交成像系统显示G四链体在人类染色体的端粒区域富集。[参见:G.Biffi,D.Tannahill,J.McCafferty and S.Balasubramanian,Nat.Chem.,2013,5,182-186.]随后的研究证实，G四链体可能与癌症有关，通过稳定G四链体可以减慢细胞的复制速率。[参见：(a)H.Xu,S.Gao,Q.Yang,D.Pan,L.Wang and C.Fan,ACSAppl.Mater.Interfaces,2010,2,3211-3216；(b)S.Ghosh,O.Mendoza,L.Cubo,F.Rosu,V.Gabelica,A.J.White and R.Vilar,Chem.Eur.J.,2014,20,4772-4779；(c)D.Zhao,X.Dong,N.Jiang,D.Zhang and C.Liu,Nucl.Acids Res.,2014,42,11612-11621.]也就是说，G四链体的稳定剂可能就是潜在的抗癌药物。因此，开发基于小分子的荧光探针用于识别G四链体，引起了科研工作者越来越浓厚的兴趣。

噻唑橙是一类经典的染料，被用于核酸的显色。然而它对于G四链体与双链DNA有相似的结合能力，低选择性限制了噻唑橙作为荧光探针的进一步应用。[参见：(a)Y.P.Xing,C.Liu,X.H.Zhou and H.C.Shi,Sci.Rep.,2015,5,8125；(b)I.Lubitz,D.Zikichand A.Kotlyar,Biochemistry,2010,49,3567-3574.]科研工作者们希望在保留噻唑橙良好荧光性质的同时，提高其对于G四链体的选择性。为此，几个噻唑橙的衍生物也被开发出来用于G四链体的荧光识别。[参见：(a)P.Yang,A.De Cian,M.P.Teulade-Fichou,J.L.Mergny and D.Monchaud,Angew.Chem.Int.Ed.,2009,48,2188-2191；(b)Y.J.Lu,S.C.Yan,F.Y.Chan,L.Zou,W.H.Chung,W.L.Wong,B.Qiu,N.Sun,P.H.Chan,Z.S.Huang,L.Q.Gu and K.Y.Wong,Chem.Commun.,2011,47,4971-4973.]这两个探针都可以高效选择性地与G四链体结合，并且导致荧光大幅增强。然而，这几个探针的荧光发射波长都较短，不利于生物体内的荧光成像。由于长波荧光具有穿透能力强、生物组织伤害小等优点，因此，设计合成长波发射的G四链体荧光探针是非常有必要的。

取代的香豆素是一种便宜易得的化学原料，多个反应位点使其容易修饰，从而制备很多香豆素衍生物，这种衍生手段操作性和经济性都很强。利用取代的香豆素和噻唑橙可以构建大共轭的体系，并且具备分子内电荷转移，使其发光达到红色甚至近红外区域。而取代的香豆素-噻唑橙衍生物，又形成了月牙型的共面分子，使其能够堆叠与G四聚体平面上。与G四链体作用后的探针刚性增强，分子内旋转受抑制，荧光大幅增强。因此这类探针可以高效选择性地荧光识别G四链体，并用于细胞成像。

发明内容

本发明要解决的第一个问题是提供一种取代的香豆素-噻唑橙衍生物，其结构式如式Ⅰ所示：