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G-四链体是指富含鸟嘌呤的DNA序列在溶液中形成特殊的DNA二级结构，多分布在人体的端粒和具有重要生物功能的启动子区域中。近些年来的大量研究表明，G-四链体与肿瘤，HIV等疾病密切相关，因而它作为治疗的靶点受到越来越多的关注。另外，不同类型的G-四链体作为元件在超分子化学和荧光探针等方向也扮演着重要的角色。开发G-四链体高特异性、高灵敏度的探针，有利于检测不同类型G-四链体结构，诊断G-四链体相关疾病的发生机理。基于此目的，本文以G-四链体特异性的菁染料为基础，设计合成了一类具有发夹型结构的新型菁染料探针。围绕着这类探针与特定G-四链体的相互作用，进行了一系列研究，主要结果包含一下四个部分: 1.基于G-四链体结构，全新设计合成了一系列发夹型菁染料:目前识别G-四链体的荧光探针大多数以G-四链体的共同特征——末端堆积模式识别。为了提高识别的特异性，沟槽识别成为提高识别不同类型G-四链体的有效途径。我们结合末端识别和沟槽识别的优势，设计合成与G-四链体多位点（沟槽和末端）同时作用的一系列发夹型菁染料，并研究了它在溶液中的分子聚集行为。 2.揭示了发夹型菁染料与特定G-四链体的作用模式:为了明确发夹型菁染料与特定G-四链体的作用机制，我们通过多种实验手段解析了不同发夹型菁染料与G-四链体的结合模式，结果证明结合模式与发夹型菁染料的母核取代基尺寸密切相关。具有较大母核取代基的发夹型菁染料以分子内二聚体模式堆积在特定G-四链体末端;具有较小母核取代基尺寸的发夹型菁染料以发夹式绑定在特定G-四链体上，实现多位点协同作用。 3.发夹型菁染料对特定G-四链体的识别及其影响因素:在上述两种结合模式基础上，我们进一步在溶液体系、凝胶体系中建立了识别特定G-四链体结构的方法（平行和杂合G-四链体），确定了特定G-四链体的识别信号，讨论了荧光选择性。进一步研究了影响识别特定G-四链体的因素:发夹型菁染料的连接臂类型、长度和不同的母核取代基尺寸。结果表明:寡聚乙二醇链连接臂比烷基链具有更好的水溶性好，与特定G-四链体作用后荧光产率更高;具有与特定G-四链体结构匹配长度的连接臂发夹型菁染料，与特定G-四链体作用更强;母核取代及尺寸越大，与特定G-四链体作用越强。进一步对发夹型菁染料识别特定G-四链体的荧光选择性进行评估，相比于目前报道的G-四链体探针，发夹型菁染料这种基于超分子组装特性和多位点同时作用的识别机制，使得识别特定G-四链体的能力取得了较大的提高。 4.发夹式菁染料在细胞水平的初步研究:利用流式细胞仪和激光共聚交扫描电镜研究了发夹型菁染料在亚细胞水平和细胞水平的染色状态。亚细胞水平上，研究结果表明染料实现了在染色体水平上对白血病HL60中与特定G-四链体相关的染色;特定链长的发夹型菁染料能够区别宫颈永生化上皮细胞CRL2614和宫颈癌细胞Hela。此外，合成的单体染料具有识别细胞中线粒体的能力。