作为一种重要的生物大分子,核酸可组装成多种结构,在特定的细胞环境中发挥精确的生物学功能。G-四链体（G-quadruplex,G4）由富含鸟嘌呤（G）的核酸序列组装而成,是一种特殊的核酸二级结构。四个鸟嘌呤碱基间通过Hoogsteen氢键连接形成G-四分体（G-quartet）,两个及以上G-四分体再通过堆积作用形成G4。硫磺素T（ThT）能够特异性地结合G4,从而使其荧光强度显著提高。但G4单体/ThT的量子产率较低,且体系稳定性较差。G4还有多聚体结构,并且对于G4多聚体与ThT的相互作用鲜有报道。本论文系统研究了 ThT与G4二聚体的结合作用,重点考察了 G4二聚体对ThT荧光的增强效应,筛选出可显著增强ThT荧光强度的G4二聚体,探索了 G4二聚体/ThT作为荧光探针在生物传感中的应用。具体研究内容如下:一、G-四链体二聚体/硫磺素T复合物荧光性能研究G4二聚体是近年来发现的一种高阶G4结构,具有独特的结构和生物学功能,被证明是筛选配体时较优的结合位点,而对于G4二聚体对ThT的荧光性能研究,未见文献报道。PW17是一个常用于形成G4单体的富G核酸序列。在实验中,我们偶然发现两个串联PW17序列可直接折叠成稳定的G4二聚体,此G4二聚体可以显著增强ThT的荧光强度。G4二聚体/ThT的荧光强度约为相应的G4单体/ThT的9倍。与普通的G4/ThT体系相比,G4二聚体/ThT体系具有更稳定、更强的荧光发射能力。利用荧光和圆二色光谱（CD）手段,较详细地研究了 G4二聚体与ThT的相互作用。在此基础上,以G4二聚体/ThT为荧光指示剂,构建了一个无标记的弓形DNA探针,用于对目标DNA的荧光检测。此弓形DNA探针的检出限低于常规的G4型分子信标探针。本研究表明,G4二聚体是一种有效的增强ThT荧光的核酸结构,此研究为构建高灵敏检测目标物的传感方法提供了新的思路。二、G-四链体二聚体/硫磺素T结合滚环扩增高灵敏检测DNA滚环扩增（RCA）是一种较常用的恒温核酸信号放大方法。传统的RCA遵循线性放大机制,此法碱基利用率以及扩增效率低。本研究中,在滚环扩增的环状DNA模板中引入G4二聚体（D-PW17）的互补序列,且在其两端设置核酸内切酶的识别位点。在Phi29聚合酶和dNTPs的存在下,目标DNA与模板杂交,触发滚环扩增反应,产生大量的D-PW17序列。同时,由于核酸内切酶的切割作用,产生了大量的目标核酸类似物,参与滚环扩增反应,生成更多的D-PW17序列。最后,所生成的D-PW17序列与ThT相结合,形成D-PW17/ThT复合物,产生强的荧光发射,通过检测体系荧光信号实现对目标DNA的检测。此方法利用核酸内切酶的作用,消除了扩增时在D-PW17序列两端产生的其它核酸序列对荧光探针信号的影响,并且实现信号的指数放大。本法具有高的灵敏度。检出限为10 aM,远低于以G4单体/ThT为信号探针的滚环扩增体系。本研究提出了一种非标记法高灵敏测定DNA的方法,此传感灵敏度高,选择性好,具有很好的应用前景。