天然存在的嘧啶类修饰碱基在真核生物和原核生物的基因表达调控中发挥关键作用,它们的调节异常可能导致疾病。随着化学工具的不断使用,新检测技术大大促进了嘧啶类修饰碱基的研究进展。除了 5-甲基胞嘧啶,5-羟甲基胞嘧啶,5-醛基胞嘧啶和5-羧基胞嘧啶以外,在生物体中还含有数量不多但是异常重要的5-羟甲基尿嘧啶和5-醛基尿嘧啶。5-醛基尿嘧啶在噬菌体中,原核生物,哺乳动物细胞中均有发现。并且某些癌组织中的5-醛基尿嘧啶含量要高于癌旁组织。不同细胞组织中5-醛基尿嘧啶含量有可能具有细胞类型特异性。血液DNA中天然存在的嘧啶类修饰碱基的含量水平可以被作为乳腺癌的标志物进行研究。天然存在的嘧啶类修饰碱基不仅是DNA活性去甲基化或氧化损伤产物的中间体,还可以起着基因表达的调节剂的作用。它们既可以作为生物体内酶主动氧化的产物,还可以被动因为环境中紫外线,伽马射线,活性氧自由基等损伤核酸造成。因此,发展更多有效的化学工具有助于我们更好的认识和理解天然存在的修饰碱基在生物体内的动态变化过程。我们设计并合成了一种新型的5-醛基尿嘧啶亚磷酰胺单体。通过结合传统的DNA固相合成技术,我们采用这种5-醛基尿嘧啶亚磷酰胺单体合成了含有5-醛基尿嘧啶的寡聚核苷酸。通过基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱和酶降解寡核苷酸的高分辨率质谱数据的研究分析,我们验证了我们确实合成了 5-醛基尿嘧啶的寡聚核苷酸。该方法具有简便、高效、无毒、操作方便、反应原料容易获得等优点。此外,在核酸的后续纯化中避免了高碘酸钠氧化剂的使用,提高了寡聚核苷酸链的合成效率,降低了分离难度。然后,我们设计了一种对单、双链寡聚核苷酸中5-醛基尿嘧啶高选择性、高效、比色、定性和定量检测的方法。此外,我们还将此方法应用于伽玛射线辐照后复杂实际样品中5-醛基尿嘧啶的含量检测。结合高钌酸钾可以选择性氧化5-羟甲基尿嘧啶到5-醛基尿嘧啶的特点,我们还设计了一个氧化-标记方案,并将此方法推广到5-羟甲基尿嘧啶的核酸研究中。最后,我们设计并合成了一种全新的生物素化萘酰亚胺-苯二胺分子。由于光诱导的电子传递(PET)效应,邻苯二胺中的过量电子可以猝灭萘酰亚胺的荧光。而邻苯二胺可以非常高效和有选择性的与5-醛基尿嘧啶发生反应。因此,在我们的设计中,邻苯二胺不仅可以猝灭萘酰亚胺的荧光,而且直接连接在萘酰亚胺上的邻苯二胺对5-醛基尿嘧啶可以非常有效和高选择性与5-醛基尿嘧啶进行反应,进而使得邻苯二胺荧光猝灭效应消失,萘酰亚胺的荧光得以被恢复。该分子不仅能在生理条件下实现5-醛基尿嘧啶的荧光标记,而且能富集核酸样品中含有5-醛基尿嘧啶的DNA片段。它还可应用于伽玛射线照射后的细胞成像分析。并通过结合聚合酶引物延伸实验,我们还可以得到5-醛基尿嘧啶在特定位点的定量信息。这一系列关于5-醛基尿嘧啶的从合成到检测的设计思想有望用于其他天然存在的修饰碱基的研究。