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研究生: 張兆毅
Chang, Zhao-Yi
論文名稱: 綠色螢光蛋白發光團對位吡啶類似物合成、光/熱異構化反應、酸性水解及與DNA嵌合反應之探討
para-Pyridinium Chromophore of Green Fluorescence Protein Analogue: Synthesis, Photo/Thermal Isomerization, Acidic Hydrolysis and Discussion the Mechanism of Intercalation with DNA
指導教授: 宋光生
Sung, Kuang-Sen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2017
畢業學年度: 105
語文別: 中文
論文頁數: 80
中文關鍵詞: 綠色螢光蛋白發光團類似物
外文關鍵詞: GFP, protonation, acidic condition, hydrolysis
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  • 近年來已有許多綠色螢光蛋白的相關研究,部分研究表示綠色螢光蛋白在酸性環境下會變性,但都是取自天然的GFP模型直接與酸進行作用,且顯少有研究提出在酸性作用下,致使其變性的機制及變性結果。我們的方法則是合成出綠色螢光蛋白發光團類似物,利用甲基化的方法替代氫的質子化,以進行模擬綠色螢光蛋白發光團在酸性環境下受到質子化後的效果。藉由比較我們合成出的綠色螢光蛋白類似物p3-Bn和p4-Bn,發現甲基化後五元雜環上7號碳的位置(C7)變得較缺電子,更易受到親核基的攻擊而導致水解。此外,化合物照射波長350 nm之光源後,藉由追蹤核磁共振儀積分值比例得知光異構化轉換率,並搭配sigma-plot軟體計算出熱異構化速率常數,以及測量吸收、螢光放射光來探討其光物理性質。
    在我們合成出我們需要的目標產物之後,我們利用了可見光-紫外分光光譜儀以及螢光光譜儀來檢測綠色螢光蛋白類似物與DNA行反應之後會產生的光譜變化並對其進行探討確定是否有進行反應。

    To simulate other GFP chromophoric analogues under the acidic condition, we used methylation method to synthesize GFP chromophoric analogues p4-Bn and planned to imitate protonated type of GFP simultaneously. In this way, we found that water could easily affect compound p4-Bn. Due to the positively charged nitrogen on p4-Bn, the methyl carbon on five-membered heterocyclic ring became electron deficient and was easily attacked by nucleophile such as H2O. We monitored the integration value of 1H NMR and calculated the rate of photo-isomerization and thermal-isomerization with software. Finally, the result of single-crystal X-ray diffraction clarified that p4-Bn would ultimately hydrolyze in water. These results could offer an evidence to previous reports that protonation of GFP derivatives will change its conformation or denaturation as a result of the hydrolysis reaction. Moreover, we used GFP analogue m4-Bn to intercalate with E. coli plasmid DNA. By using UV and FL detection to observe the change of wavelength.

    中文摘要 i 誌謝 vi 目錄 vii 表目錄 xi 圖目錄 xii 第I章 緒論 1 I-1 綠色螢光蛋白的發現 1 I-2 綠色螢光蛋白發光團的結構與生物合成機制 2 I-3 綠色螢光蛋白的放光機制與光譜性質 4 I-4 綠色螢光蛋白發色團的有機合成 5 I-5 有機合成綠色螢光蛋白發色團的光譜分析 6 I-6綠色螢光蛋白及其類似物的光異構化與熱異構化 8 I-7 綠色螢光蛋白在酸性下的影響 11 I-8 綠色螢光蛋白在與DNA進行嵌合反應所產生的光譜變化 14 第II章 結果與討論 16 II-1 綠色螢光蛋白發色團類似物的合成 16 II-2 甲基化前綠色螢光蛋白發色團類似物之光異構化與自發性熱異構化反應 17 II-2-1 化合物p3-Bn與p4-Bn在CD3CN溶劑之光異構與自發性熱異構反應 17 II-2-2比較甲基化前化合物(p3-Bn和m3-Bn),六元雜環上氮的位置對光異構化與熱異構化反應之影響 21 II-2-3比較甲基化後化合物(p4-Bn和m4-Bn),六元雜環上氮的位置對光異構化與熱異構化反應之影響 23 II-3 甲基化後綠色螢光蛋白發色團類似物的水解反應 24 II-3-1 化合物p4-Bn在D2O溶劑中的水解反應速率 24 II-4 探討甲基化後化合物在水中水解可能的原因 27 II-4-1 藉由碳譜化學位移探討甲基化前後之化合物的電子密度 27 II-4-2 探討改變甲基化後化合物六圓環上氮的位置對水解速率之影響 29 II-5 合成的綠色螢光蛋白發光團之類似物p3-Bn與p4-Bn之光譜數據 30 II-5-1化合物p4-Bn在不同溶劑下以及水解前後之UV-vis吸收光譜 30 II-5-2甲基化前、甲基化後化合物與水解後之螢光放光光譜 32 II-5-3量子產率(ΦF)與照光後trans-form轉換率之關係 34 II-6 綠色螢光蛋白發光團之類似物與DNA的嵌合探討 36 II-7結論 41 第III章 實驗儀器與實驗步驟 42 III-1 實驗儀器及測量方法 42 III-2 綠色螢光蛋白發光團類似物的合成 43 III-2-1 合成(Z)-2-methyl-4-(4-pyridinylmethylene)oxazol-5(4H)-one(p1)的步驟 43 III-2-2合成(Z)-2-acetamido-N-benzyl-3-(4-pyridinyl)acrylamide (p2)的步驟 43 III-2-3合成(Z)-2-methyl-1-benzyl-4-(4-pyridinylmethylene)-1H-imidazol-5(4H)-one (p3-Bn)的步驟 44 III-2-4 合成(Z)-1-methyl-4-((2-methyl-5-oxo-1-benzyl-1H-imidazol-4(5H)-ylidene) methyl)pyridinium iodide(p4-Bn)的步驟 45 III-2-5 (Z)-4-(2-acetamido-3-oxo-3-(benzylamino)propenyl)-1-methylpyridinium iodide(p4h-Bn)的生成 45 III-3 光異構化後的自發性熱異構化及水解反應速率常數的測量步驟 46 III-4 莫爾吸收係數及螢光量子產率的測量步驟 47 III-4-1 標準品的校正 47 III-4-2 綠色螢光蛋白發光團類似物之莫爾吸收係數及量子產率的量測 47 第IV章 參考文獻 48 附錄 50 化合物 p3-Bn之1H NMR (CDCl3, 400 MHz)光譜 50 化合物 p3-Bn之13C NMR (CDCl3, 400 MHz)光譜 50 化合物 p4-Bn之1H NMR (D2O, 400 MHz)光譜 51 化合物 p4-Bn之13C NMR (DMSO, 400 MHz)光譜 51 化合物 p4h-Bn之1H NMR (D2O, 400 MHz)光譜 52 化合物 p4h-Bn之13C NMR (D2O, 400 MHz)光譜 52 p3-Bn的X-ray晶體資料 53 p4-Bn的X-ray晶體資料 63

    [1] Shimomura, O.; Johnson, F. H.; Saiga, Y. J. Cell. Comp. Physiol. 1962, 59, 223–239.
    [2] Tsien, R.Y. The Green Fluorescent protein. Annu. Rev. Biochem. 1998, 67, 509–544.
    [3] Chalfie, M.; Tu, Y.; Euskirchen, G.; Ward, W. W.; Prasher, D. C. Science. 1994, 263, 802–805.
    [4] Moberg, A. The Nobel Prize in Chemistry 2008. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2008/press.html (2008/10/08)
    [5] Morise, H.; Shimomura, O.; Johnson, F. H.; Winant, J. Biochemistry. 1974, 13, 2656–2662.
    [6] Stafforst, T.; Diederichsen, U. Eur. J. Org. Chem. 2007, pp 899–911.
    [7] Prachayasittikul, V.; Nantasenamat, C.; Isarankura-Na-Ayudhya, C.; Tansila, N.; Naenna, T. J. Comput. Chem. 2007, 28, 1275.
    [8] Haiech, J.; Follenius-Wund, A.; Bourotte, M.; Schmitt, M.; Iyice, F.; Lami, H. ; Bourguignon, J. J.; Pigault, C. Biophys J. 2003, 85, 1839.
    [9] Meech, S. R.; Litvinenko, K. L. ; Webber, N. M. J. Phys. Chem. A. 2003 , 107, 2616.
    [10] Tonge, P. J.; He, X.; Bell, A. F. Org. Lett. 2002, 4, 1523–1536.
    [11] Yang. J. S.; Huang, G. J.; Liu, Y. H.; Peng, S. M. Chem. Commun. 2008, 11, 1344–1346
    [12] Wu, S. Prog. Chem. 2005, 17, 15–39.
    [13] Hager, B.; Schwarzinger, B.; Falk, H. Monatshefte. für. Chemie. 2006, 137, 163–168.
    [14] Nagy, A.; A.Málnási-Csizmadia,; B, Somogyi,; D, Lorinczy. Thermochim. Acta. 2004, 410, 161–163.
    [15] Penna, T. C.; Ishii, M.; Junior, A. P.; Cholewa, O. Appl. Biochem. Biotechnol. 2004, 113-116, 469-483.
    [16] Kneen, M.; Farinas, J.; Li, Y.; Verkman, A. S. Biophys. J. 1998, 74, 1591–1599.
    [17] Alkaabi, K. M.; Yafea, A.; Ashraf, S. S. Appl. Biochem. Biotechnol. 2005, 126, 149–156.
    [18] Abbandonato, G.; Signore, G.; Nifosı, R.; Voliani, V.; Bizzarri, R.; Beltram, F. Eur. Biophys. J. 2011, 40, 1205–1214.
    [19] Abbandonato, G.; Signore, G.; Nifosı, R.; Voliani, V.; Bizzarri, R.; Beltram, F. Amino. Acids. 2012, 42, 1339–1348.

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