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在艾滋病病毒(HumanImmunodeficiencyVirus,HIV)的复制过程中,反式激活因子(Trans-activator of Transcription,Tat)和病毒颗粒蛋白表达调节因子(Regulator of virion protein expression,Rev)起着非常重要的作用。具体来说,Tat蛋白的碱性区多肽可以与Trans-activating response(TAR)RNA凸起区之间特异性相互作用,Rev蛋白富含精氨酸多肽区域也可与Rev response element(RRE)RNA IIB茎环部分特异性结合,这些过程都是HIV-1复制周期中十分重要的环节,而开展小分子配体-HIV-1 RNA相互作用研究,建立小分子拮抗剂的筛选模型,是寻找能够阻断HIV多肽与RNA相互作用(Tat多肽-TAR RNA或Rev多肽-RRE RNA相互作用)的小分子拮抗剂、开发能够抑制HIV复制新药的重要途径。本论文在荧光指示剂取代分析基础上,进一步结合纳米技术自身优势,克服传统荧光方法研究配体-RNA相互作用存在的一些缺点或不足,创建了几种新型的小分子配体-HIV-1 RNA相互作用分析方法,并初步建立了HIV多肽拮抗剂的筛选模型。第1章引言首先扼要论述了小分子配体及其与生物大分子的相互作用,介绍了研究中使用到的相关纳米材料与技术,其次较为系统地讨论了本论文的主要研究方法荧光分析法,阐述了 HIV多肽及其与RNA的相互作用,最后指出了本论文的研究内容及研究意义。第2章荧光配体ICR191与HIV TAR RNA相互作用探究在配体-RNA相互作用研究领域,寻找既有优良荧光特性、同时又能阻断以RNA为靶点的生物过程的小分子荧光指示剂是十分困难的。本研究首次发现小分子荧光配体ICR 191可以与HIV-1 TARRNA相互作用,并与Tat多肽有竞争作用。实验观察到ICR 191的荧光可以被TARRNA猝灭,而向猝灭复合物中加入Tat多肽或者其抑制剂后,ICR 191可以被取代出来,荧光又得以恢复。同时借助其它技术辅助证明了ICR 191与TARRNA之间的相互作用。基于以上发现,使用ICR 191为荧光指示剂,初步建立了 Tat多肽抑制剂筛选模型,并选取一系列备选化合物,对药物筛选模型进行可行性验证,最后,以96孔板形式对模型用于高通量筛选的可行性进行了验证。该研究为Tat拮抗剂的筛选提供了新的方法。第3章以半导体量子点为参比比率荧光法研究ICR 191-RRERNA相互作用荧光指示剂取代分析往往基于指示剂自身荧光进行单波长测定,而相比于单波长测定,比率荧光技术更具优势。研究以二氧化硅包裹的半导体量子点为参比,利用比率荧光分析法,研究了ICR 191与RRERNA之间的相互作用。实验发现,小分子荧光配体ICR 191可以与RRERNA结合并与Rev多肽有竞争作用,ICR 191的荧光可以被RRE RNA猝灭,而向猝灭复合物中加入Rev多肽后,ICR 191可以被Rev取代出来,其荧光得以恢复,整个过程中二氧化硅包裹半导体量子点荧光不变。最后以ICR 191为荧光指示剂,评价了两个Rev拮抗剂新霉素B和妥布霉素与RRE RNA之间的相互作用。本研究发挥了比率荧光在配体-RNA相互作用研究领域的优势,并为评价或发现其他Rev拮抗剂提供了一种新的策略。第4章应用DNA保护荧光银纳米簇研究米托蒽醌-HIV-1 RNA相互作用小分子配体米托蒽醌自身无荧光,无法直接使用配体自身荧光研究其与HIV-1 RNA之间的相互作用,该研究则以银纳米簇为荧光探针分别探究了米托蒽醌与TAR RNA和RRE RNA之间的相互作用。实验发现米托蒽醌可以猝灭银纳米簇荧光,而分别向猝灭复合物中加入TAR RNA和RRE RNA,银纳米簇的荧光得以不同程度的恢复,通过荧光强度的变化计算了米托蒽醌与HIV-1 RNA之间的结合常数与结合位点数,并探索了米托蒽醌猝灭银纳米簇荧光的机制。本研究建立了一种新型的配体-HIV-1 RNA相互作用分析模型,解决了荧光分析法难以直接用于非发光配体-RNA相互作用研究的难题。第5章以普罗黄素为指示剂建立氧化石墨烯辅助的荧光偏振Rev多肽拮抗剂筛选模型荧光偏振分析与传统的荧光检测相比,具有抗环境干扰的显著特点。但传统荧光偏振分析用于研究配体-RNA相互作用,普遍存在荧光偏振信号变化幅度低等缺点。小分子荧光配体普罗黄素可以与RRE RNA结合并对Rev多肽产生拮抗作用,本研究以普罗黄素为荧光偏振指示剂,建立了氧化石墨烯辅助的Rev多肽拮抗剂荧光偏振筛选模型。实验发现向普罗黄素-RRE复合物中加入Rev多肽或Rev拮抗剂后,可引起普罗黄素的释放,体系偏振度降低,但普罗黄素释放前后引起的荧光偏振度变化并不明显,这将限制从荧光偏振角度进行Rev拮抗剂筛选的应用;向上述体系进一步加入氧化石墨烯,发现加入Rev拮抗剂前后,体系偏振度的差值明显增大。利用几种已知阳性与阴性药物对模型用于药物筛选的可行性进行验证,最后对荧光偏振增强的机制进行了探究。本研究为Rev多肽拮抗剂筛选提供了新的策略。第6章基于普罗黄素-DNA相互作用的MnO2纳米片层辅助荧光偏振Ag+传感器鉴于Ag+本身具备的毒性以及在通过食物链在人体中的积累作用,建立灵敏检测及定量分析Ag+的方法是很有必要的。本章以荧光配体普罗黄素与DNA之间相互作用为基础,首次利用Mn02纳米片层在增强荧光偏振信号变化中的作用,建立了Mn02纳米片层辅助荧光偏振检测Ag+的新方法。实验发现向普罗黄素-DNA复合物中加入Ag+后,可引起普罗黄素的释放,体系偏振度降低,但加入Ag+前后引起的荧光偏振度变化并不明显,于是进一步加入MnO2纳米片层,则极大的扩大了加入Ag+前后偏振度信号差值。该方法对Ag+的检测范围在30-240 nM,检出限(S/N = 3)为9.1 nM,且具备很好的选择性。进一步选取湖水和自来水实际样品,对该方法用于实际样品中Ag+检测的可行性进行了验证,结果满意。最后,在MnO2纳米片层存在下,对加入Ag+前后引起体系荧光偏振信号变化的机制进行了探究。第7章基于共聚焦荧光相关光谱学研究配体-DNA相互作用当荧光小分子配体与DNA作用前后其荧光特性并未发生明显改变时,难以直接应用荧光光谱法对小分子配体-DNA相互作用进行分析。本章首先以经典荧光小分子罗丹明b和herring sperm DNA为模型,探究了在单分子水平基于共聚焦荧光相关光谱(Confocal fluorescence correlation spectroscopy,CFCS)的新方法以研究配体-DNA相互作用的可行性,方法简便灵敏度高;进一步,利用所建立的新方法对新型纳米分子机器USN与DNA之间的相互作用进行了表征。本研究首次基于FCS进行配体-DNA相互作用研究,同时将为其他小分子与生物大分子之间的结合提供新的研究策略。第8章结论对全文进行总结,并指出了研究所存在的不足。