核酸中含有大量不同的共价化学修饰,这些化学修饰碱基在真核生物细胞中发挥着各自的功能。在这之中,5-甲基胞嘧啶与N6-甲基腺苷分别作为DNA与RNA中的最丰富的表观遗传学修饰,在基因的表达及各种生物过程中发挥着重要调控作用。去甲基化现象以及氧化中间体的发现,进一步丰富了表观遗传学功能。本论文主要研究了两个部分:N6-甲基腺苷化学去甲基化研究以及利用化学探针检测5-醛基胞嘧啶。N6-甲基腺苷是广泛存在于动植物及病毒mRNA中的最丰富表观遗传学修饰,其在调节mRNA剪接、出核、翻译、稳定性以及miRNA合成等方面都发挥着重要作用。FTO酶及ALKBH5酶的发现揭示了 N6-甲基腺苷的酶促去甲基化机理,并证明了 N6-甲基腺苷是动态和可逆的表观遗传学修饰。在去甲基化过程中发现的N6-羟甲基腺苷以及N6-醛基腺苷中间体可能会影响RNA与蛋白的结合,从而调控基因的表达,这些研究结果都表明RNA的去甲基化在生理过程中发挥着重要作用。在这里我们发现了 N6-甲基腺苷在H202/NH4HC03体系的处理下也会发生去甲基化现象,并在反应过程中并产生三个氧化中间体:N6-羟甲基腺苷、N6-醛基腺苷以及N6-过氧甲基腺苷。我们通过HPLC、核磁、质谱及荧光等方法鉴定了中间体的结构,发现N6-过氧甲基腺苷是去甲基化过程中产生的关键中间体,并最终证实了羟基自由基介导的N6-甲基腺苷去甲基化机理。之后我们用化合物处理了 RNA短链及Hela细胞RNA样品,同样发现了 RNA的去甲基化现象。5-醛基胞嘧啶是5-甲基胞嘧啶在TET酶的催化下去甲基化产生的氧化中间体。研究表明,5-醛基胞嘧啶作为稳定的表观遗传学修饰,参与了转录和染色质的调控等。为了进一步的功能研究,仍然需要精确检测5-醛基胞嘧啶的方法。在这里我们基于Pictet-Spengler反应原理,利用烷基羟胺衍生物选择性标记5-醛基胞嘧啶,并结合亚硫酸氢钠法检测DNA中的5-醛基胞嘧啶位点。首先我们利用HPLC、LC-MS、DNA质谱以及凝胶电泳实验证实了化合物探针可以定量标记单链DNA以及双链DNA中的5-醛基胞嘧啶。之后我们通过核磁及单碱基延伸实验证实了化合物标记使5-醛基胞嘧啶在亚硫酸氢钠的作用下发生T-→C的突变,并利用测序技术成功检测了 DNA中的5-醛基胞嘧啶位点及个数。最后我们通过在化合物探针上连接生物素对5-醛基胞嘧啶修饰DNA进行富集,进一步提高了检测的灵敏度。