微小核糖核酸（microRNA,miRNA）是一类细胞内天然存在的非编码小RNA,能够在转录后水平对靶基因表达进行调控,其作用过程一般为通过碱基互补配对识别靶mRNA并诱导靶mRNA的翻译抑制或是直接降解。由于miRNA在基因水平具有广泛的调控作用,且它们与生命活动及疾病发生发展有着密切的关系,近年来在生物医药等领域对miRNA的研究非常活跃。但在针对miRNA的化学生物学研究中,如对miRNA进行各种化学修饰以研究影响其生物功能的结构要素等,尚有大量需要探索的方向。本论文主要围绕miRNA 3’末端的化学修饰及其对miRNA生物功能的影响开展化学生物学研究,主要研究内容分为以下两个部分:1.3’末端化学小分子修饰miRNA的合成及其细胞内生物学功能研究。基于miRNA化学生物学研究的需要,通常需要在miRNA的不同部位修饰荧光团等标记基团,在合成miRNA的3’末端连接荧光团等化学小分子是比较便捷的化学修饰方法,但对于miRNA的3’末端修饰了不同的化学小分子后对于miRNA在细胞内调控靶基因表达的功能有何种影响,尚无系统的研究。本论文第一部分工作首先合成了一系列带有3’末端修饰荧光染料及生物素等化学小分子的miRNA,并构建了基于荧光素酶报告基因的活细胞内miRNA功能评估系统,对转染进入细胞的化学修饰miRNA的功能进行了评估,总结了 miRNA的3’末端所连接的分子结构与其对miRNA生物功能影响的规律,为构建功能miRNA探针的化学生物学研究提供了重要的信息。2.3’末端穿膜肽修饰miRNA的合成及其细胞内生物学行为的研究。以外源合成的miRNA对细胞内miRNA进行调控这一方法已被广泛应用在miRNA生物医学的相关研究中。然而,由于miRNA的负电性决定了其自身并不能跨越细胞膜,因此细胞外miRNA向细胞内的转运一般需要借助如脂质体、纳米颗粒等载体,而这些载体在运输miRNA进入细胞的过程中miRNA不可避免地需要经历“溶酶体陷阱”这一过程,只有极少部分的miRNA可从溶酶体中逃逸进入细胞质中从而发挥功能。穿膜肽是一种能自主穿越细胞膜结构的短肽,当其修饰在蛋白、核酸等生物大分子上时可明显改善这些大分子的细胞内运输。本论文第二部分工作首先合成了一系列不同结构的穿膜肽,并通过光点击化学的方法将这些穿膜肽修饰在miRNA的3’末端,随后通过荧光示踪的方法对修饰miRNA的细胞内转运过程进行了追踪,并基于荧光素酶报告基因对转运进入细胞的修饰miRNA的功能进行了评估和比较,阐明了 miRNA3’末端穿膜肽修饰对miRNA细胞内行为影响的初步规律。