分子信标的构建及其应用研究进展

分子信标（molecular beacon,MB）是一种寡聚核苷酸荧光探针,其具有灵敏度高、特异性强、操作简单以及不必与未反应的探针分离即可实时检测等优点,在分子生物学和基因组学及分子医学等领域具有十分重要的应用价值。 本文介绍了近年来出现的各种新型分子信标的结构及工作原理,概述了分子信标技术在生命科学领域中的应用,展望了分子信标技术的发展趋势。     

基于大环分子的主客体超分子荧光探针

针对环境污染源的早期检测和疾病的预防与治疗已经研究开发出许多检测技术手段,其中,荧光探针作为一种方便、灵敏、可视化的检测技术得到了广泛关注与认可。大环分子荧光探针作为一类重要的荧光探针逐渐引起了研究者的关注。大环分子具有特定尺寸、可特异性配合某些基团的空腔。因此,在设计这类荧光探针时可以充分利用大环分子的空腔优势。此外,大环分子容易通过化学修饰制备多种功能化衍生物,这也为设计大环荧光探针提供了更多选择。本文回顾了大环分子荧光探针的设计策略,主要从探针的化学组成以及相互作用机理来阐述,为大环分子荧光探针的设计提供了系统的理论指导。     

具有核酸分子"光开关"特性钌(Ⅱ)配合物的研究进展

钌（Ⅱ）配合物类核酸分子“光开关”探针性质稳定、无毒环保,可用于痕量核酸检测、基因序列分析及三链DNA检测、DNA图像研究及DNA动力学过程分析、基因损伤研究、基因转染材料研究、量子点生物效应研究及用作电化学探针。随着核酸及其相关分析研究的不断深入和适配子技术的迅猛发展,基于核酸和核酸分子“光开关”还可进行药物筛选、生命活性分子如ATP及蛋白质等的分析检测,具有简便、快速、灵敏、抗光漂白等特性。对生命科学基础研究、食品安全及医学诊断具有重要的理论意义。作者对近10年来核酸分子“光开关”探针研究进展进行了评述,引用文献55篇。     

以Eu(DBM)3Bipy为荧光探针的温敏漆的制备及性能表征

利用氯化铕（EuCl₃）、二苯甲酰甲烷（DBM）和联吡啶（Bipy）为原料合成了Eu（DBM）₃Bipy探针分子,并将探针分子掺入到甲基丙烯酸甲酯（MMA）中,在过氧化苯甲酰（BPO）引发剂的作用下聚合,获得温敏漆Eu（DBM）₃Bipy/PMMA。采用红外光谱仪、紫外吸收光谱仪、扫描电子显微镜和荧光光谱仪对探针分子的结构、形貌、发光性能和温敏漆的温度猝灭性能进行了表征。红外及紫外吸收光谱分析发现稀土离子Eu³⁺与配体配位成键,成功合成Eu（DBM）₃Bipy探针分子;扫描电镜及能谱分析表明Eu（DBM）₃ Bipy探针分子呈碎片状,大小约为150 nm,且主要由C、N、O和Eu四种元素组成;荧光光谱表明,在367 nm激发下,Eu（DBM）₃ Bipy探针分子的最佳发射波长位于612 nm,且第二配体Bipy对Eu（DBM）₃的荧光发射具有增益作用。在不同温度下测试温敏漆的荧光发射特性,发现温敏漆Eu（DBM）₃Bipy/PMMA在40~90℃温度区间内具有良好的荧光温度猝灭特性,测温灵敏度最高的温度区间位于40~60℃。     

具有大斯托克位移的荧光探针分子

用荧光法来监视多个生理参数时,需要几个不同的荧光探针分子.这些探针分子要被同一波长激发,但是具有明显分离的、不同的发射波长.目前,大多数荧光探针只有小的斯托克位移(50-90 nm),从而限制了它们在多个物质同时检测上的应用.在这项工作中,我们提出了一个新的分子探针设计:受体-荧光分子1-间隔-荧光分子2(简称RFSF...     

基于激发态分子内质子转移的新型聚集诱导荧光探针用于硫化氢的检测及细胞成像

该文使用4-乙酰氨基苯甲醛和碳酸肼一步法合成了一种具有聚集诱导荧光（AIE）特性的高效新型荧光探针1。通过荧光发射光谱、紫外光谱、粒度粒径分析、扫描电子显微镜和DFT理论计算讨论了探针1的AIE特性,证明了探针的发光机理是激发态分子内质子转移（ESIPT）效应。探针1在DMSO－H2O（1∶9,体积比）,pH 7.4（PBS,0.2 mol/L）体系中可定量检测0～25 μmol/L范围内的H2S,检出限为0.27 μmol/L。此外,探针1不仅成功用于实际样品中H2S的检测,还可应用于活HeLa细胞中外源性H2S的荧光成像。并将其用于构建超灵敏逻辑门。利用探针1制备的简单便携经济的检测试纸,能够实时有效地视觉检测H2S。该研究有望为各种生理过程和食品样品中H2S的检测提供可靠有效的新思路与新方法。     

分离检测生物活性物质的荧光标记试剂与分子探针及其应用

作者结合自己的研究工作主要评述了用于分离检测氨基化合物（氨基酸、肽、蛋白质和生物胺等）、巯基化合物（谷胱甘肽、半胱氨酸和高半胱氨酸等）及NO等生物活性物质的荧光标记试剂和荧光分子探针的近期进展和应用。除了传统的的OPA、NDA、DNS、FMOC、FITC、NBD-F、AQC、Cy5等在HPLC和CE分离荧光检测应用新进展,还介绍了许多新的荧光分子探针和标记试剂的性能和应用。它们是N－羟基琥珀酰亚胺活性酯荧光标记试剂,6-氧-（N-琥珀酰亚胺乙酸酯）-9-（2'-甲氧羰基）荧光素（SAMF）,1,3,5,7-四甲基-8-苯基-（4'-O-（N-琥珀酰亚胺乙酸酯））-二氟化硼-二吡咯甲烷（TMPAB-Osu,）等和3-碘乙酰胺苯嵌蒽酮荧光探针及MCY5、DSTCY、DCDSTCY和DCTCY等花菁类近红外荧光探针等。     

用固体核磁共振谱定量研究脱铝HY分子筛中碱"诱导"的Br(o)nsted酸性位

用氘代吡啶和三甲基膦（TMP）作为碱性探针分子，用^1H和^31P魔角旋转（MAS）NMR谱对脱铝和未脱铝微孔HY分子筛中的Bronsted酸（B酸）进行了定量研究．发现在脱铝HY中，吸附探针分子后的B酸量比吸附前的要多，而在未脱铝的HY样中，吸附吡啶分子前后测得的B酸量基本一致，证实了在微孔分子筛中存在碱“诱导”B酸位，即靠近铝的端位SiOH能在碱性探针分子的诱导下形成桥式羟基（SiOHA1）．对这种碱“诱导”B酸位的形成机制进行了讨论．     

两亲聚合物表面的反相气相色谱分析

采用反相气相色谱探针技术研究了苯乙烯－氧乙烯－苯乙烯三嵌段两亲聚合物的表面物理化学性质。包括表面吸附热力学函数,表面能的色散分量以及表面分子链与探针的分子间相互作用,。探讨了共聚物中亲油性链段聚苯乙烯（PS）和亲水性链段聚氧乙烯（PEO）的组成比例与其表面性质的关系。结果表明共聚物表面组成中随PEO含量的增加,其表面能增大,表面分子链与探针分子的相互作用增强,表面吸附能力也增强。     

分子信标的构建及其应用研究进展

分子信标(molecular beacon,MB)是一种寡聚核苷酸荧光探针,其具有灵敏度高、特异性强、操作简单以及不必与未反应的探针分离即可实时检测等优点,在分子生物学和基因组学及分子医学等领域具有十分重要的应用价值。本文介绍了近年来出现的各种新型分子信标的结构及工作原理,概述了分子信标技术在生命科学领域中的应用,展望了分子信标技术的发展趋势。     

New approach for representation of molecular surface

A new algorithm is proposed for approximation to the molecular surface. It starts with a triangular mesh built on an ellipsoid embracing the whole molecular surface. The triangular mesh is obtained from an icosahedron subdivision sphere with highly uniform vertex distribution, and the embracing surface is deflated stepwise to the best adherence of its triangles onto the surface of the molecule. The deflating direction of each vertex of a triangle is defined by the vector normal at this point to the previous deflated embracing surface. Our results show that the speed of the triangulation embracing ellipsoid method and the quality of the surface obtained by the method are faster and better than the method that starts with a quadrilateral mesh built from meridian and parallel representations on an embracing sphere to get the molecular surface. Furthermore, the surface obtained by the method can be used directly to approximate the molecular surface by spherical harmonic expansions. © 1998 John Wiley & Sons, Inc. J Comput Chem 19: 1805–1815, 1998     

Method for Smoothing the Boundaries of the Van Der Waals Models of Molecules

A geometrical method is suggested for representing a molecule by a smoothed region. The effective volume and surface area are calculated, which results in more adequate proportionality of interactant molecules compared to the classical van der Waals models.     

分子陀螺的设计、合成与组装

近来,科学家设计和合成了系列分子水平的陀螺。类似于儿童的玩具陀螺仪,这种分子陀螺由一个转子、一个定子框架和连接定子和转子的轴组成。定子框架通过自身的刚性结构为中心转子的转动提供足够的内在自由度,得以对内部的转子实施保护。并使得分子陀螺成为一个理想的分子转子。当转子上有偶极距时,则可能在外来电、磁、光的刺激下进行定向转动,成为分子马达。化学家们通过X射线晶体衍射技术、动态核磁技术、理论计算化学、热力学分析等方法表征了分子陀螺的各种特征,并积极探索其潜在的应用价值。本文着重介绍分子陀螺,以及超分子陀螺仪的发展历史以及研究进展。     

杯芳烃-卟啉化合物的合成及性质

杯芳烃和卟啉通过共价键连结或者分子间作用力聚集形成的杯芳烃-卟啉化合物在分子识别、分子催化、分子自组装等方面有潜在的用途. 本工作综述了杯芳烃-卟啉化合物的合成及性质.     

分子印迹技术在生物大分子分离识别中的应用

分子印迹技术是近些年发展起来的模拟抗体-抗原相互作用原理的新技术。该文介绍了分子印迹技术的产生和发展,重点介绍了生物大分子印迹聚合物的制备条件、聚合方法及其识别机理,并对该技术的应用前景及目前存在的问题进行了探讨。     

Effect of temperature on the molecular association in liquid D-methanol using neutron diffraction data

Hydrogen-bonded cluster analysis of liquid D-methanol data at room and elevated temperatures was carried out and nature of molecular association was extracted. The analysis, based on a choice of suitable centre structure corresponding to an effective pair potential, hardsphere plus a square-well ledge, determines if the H-bonded clusters are broken with the rise in temperature. It is shown that clusters present at room temperature are more or less preserved at elevated temperatures. At low Q (Q being the scattering vector), Ornstein–Zernike behaviour is produced extremely well. The analysis enables the extraction of atom–atom distribution functions, such as g _OO(r), g _OD(r) and g _DD(r), the variation of which with temperature confirm the same observation.     

Visualizing The Future of Molecular Graphics

Abstract

The field of computer graphics has played an important role in the advancement of structural molecular biology and in the development of structure-based drug design. This article will provide a brief background on the development of this technology, and then focus on the current trends and future directions in molecular graphics and how they will impact the practice of molecular modeling and design. Specific areas that will be covered include: 1) the development of surface and volume based representations of molecular properties and interactions; 2) new approaches to modeling flexible and multi-component structures, and 3) the impact of object-oriented graphics-based programming and the rapidly growing use of network based computing.     

Molecular Modeling of the Three‐Dimensional Structure of Human Sphingomyelin Synthase

Sphingomyelin synthase (SMS) produces sphingomyelin and diacylglycerol from ceramide and phosphatidylcholine. It plays an important role in cell survival and apoptosis, inflammation, and lipid homeostasis, and therefore has been noticed in recent years as a novel potential drug target. In this study, we combined homology modeling, molecular docking, molecular dynamics simulation, and normal mode analysis to derive a three‐dimensional structure of human sphingomyelin synthase (hSMS1) in complex with sphingomyelin. Our model provides a reasonable explanation on the catalytic mechanism of hSMS1. It can also explain the high selectivity of hSMS1 towards phosphocholine and sphingomyelin as well as some other known experimental results about hSMS1. Moreover, we also derived a complex model of D609, the only known small‐molecule inhibitor of hSMS1 so far. Our hSMS1 model may serve as a reasonable structural basis for the discovery of more effective small‐molecule inhibitors of hSMS1.