生物标志物是一种通常用于指示生物状态的生化指标。通过测量或评估生物标志物可指示生物体所处的正常生理状态,发病进程,药物反应,干预治疗等各个阶段。人体内存在多种生物标志物,其中三类重要的分子水平上的生物标志物包括特定的小分子、蛋白质和突变的基因。不断开发检测小分子和蛋白质、突变基因的生物传感器具有重大的意义。另外,生命体内许多重要的生物过程是由有机小分子和生物活性大分子(蛋白质、核酸等)的识别和相互作用介导并完成的。它们之间的相互作用是构成信号传导、能量传递、物质代谢和功能调控的基础。从化学的角度出发,研究小分子和生物大分子之间的相互作用,特别是小分子与蛋白之间相互作用对于开发化学药物和筛选探针具有重要的研究价值。近年来,已发展了很多研究有机小分子和蛋白质相互作用的分析方法,如荧光共振能量转移法、表面等离子共振法和荧光偏振法等,但是这些方法存在易受干扰、灵敏度不高、适用性不强等缺点,所以迫切需要发展一种高灵敏和高选择性的技术方法。另外,随着人类基因组测序工作的完成,利用生物学检测方法测定个体基因型的基因分型技术也成为研究者们广泛关注的焦点。当前大多数单核苷酸多态分型方法对大量DNA样品的SNP研究均很昂贵。鉴于之上所述,本文开创了一种新型的分析技术,利用小分子标记的末端保护分析来研究有机小分子和结合蛋白的相互作用和SNP基因分型分析。具体内容如下:　　 (1)第二章中阐述小分子标记DNA的末端保护分析的基本原理。末端修饰了小分子的单链DNA与小分子受体蛋白结合后可以阻碍核酸外切酶Ⅰ的降解。此发现将小分子与蛋白相互作用分析转化为特定DNA序列分析,这样就可以利用各种各样的DNA序列扩增和检测技术来探测有机小分子和受体蛋白的相互作用。基于未被结合蛋白保护的小分子修饰的单链DNA的在单壁碳纳米管表面选择性自组装,我们发展了一种新型的电化学末端保护。通过调控单壁碳纳米管在16-巯基十六酸自组装金电极上的吸附作用而获得不同的氧化还原信号,该方法可以保证实质上的信号扩增放大和低背景电流。我们利用此方法进行了叶酸和叶酸受体FR(一种肿瘤标志物)相互作用分析并进行了定量检测,检测下限FR浓度为3pM,结果证明了电化学末端保护具有理想的特异性和灵敏度。　　 (2)第三章中进一步报道普遍的末端保护现象,小分子标记的DNA与小分子蛋白受体结合后能阻碍各种核酸外切酶的降解。该通用技术将小分子和蛋白质相互作用转化为不同结构的DNA分析,为检测小分子提供了一个有用的技术。在此基础上,本章发展了基于荧光染色的小分子和蛋白质相互作用的均相分析方法,另外,本章中设计了一种基于小分子标记的单链DNA聚合酶延伸的免标记SNP基因型分析技术。利用亲和素-生物素的小分子-蛋白模型体系和39为密码子人β球蛋白基因的SNP模型体系证明了该方法的可行性。结果显示该方法检测小分子和蛋白质相互作用的动态响应范围是从0.5-100nM,检测限为0.1nM。SNP分型技术的动态响应范围是0.1-200nM,检测限为0.02nM。除了理想的灵敏度之外,该项技术还具有高选择性,极好的重现性,低消耗和简单的操作步骤。