G-四链体是由富含连续鸟嘌呤的序列在特定离子或者配体环境下形成的特殊二级结构,它在动物、植物以及微生物的DNA或RNA中都有分布。该结构参与基因组的复制与表达及表观遗传调控等多个重要的生物学过程。鉴于G-四链体特殊的生物学功能和结构,设计和开发能够靶向G-四链体的荧光探针小分子有助于研究G-四链体的结构和生物学功能。本研究是基于DNA G-四链体--人体端粒末端多聚G-四链体TTA45和RNA G-四链体--植物马铃薯Y病毒（PVY）G-四链体的结构,结合生物信息技术、计算机虚拟筛选以及合成技术发现具有靶向性的荧光探针?具体结果如下:1.筛选特异性识别人端粒末端多聚G-四链体的荧光探针肿瘤细胞具有无限增殖能力的重要原因之一是其端粒末端DNA在逆转录酶作用下发生非正常延伸。端粒G4可以一定程度的阻碍端粒酶的逆转录过程,端粒DNA发生程序性缩短,从而肿瘤细胞发生正常的凋亡。以端粒多聚G-四链体为靶标设计的配体可以具有较好的生物选择性,可以避免或减少药物与其它单体G-四链体结合导致的毒副作用。首先,我们基于端粒多聚G-四链体TTA45结构,结合计算机虚拟筛选技术和相似性搜索得到了一系列喹啉类小分子。通过荧光实验进一步筛选得到对TTA45具有特异性荧光响应的化合物BEPQ-1。利用Job-plot实验证明了BEPQ-1与TTA45按1:1的化学计量比相互作用。通过2-氨基嘌呤实验验证了BEPQ-1同时作用于两个连续的G-四单体的平面上。通过延长TTA45不同位点loop区的长度,结合荧光实验进一步验证了BEPQ-1与TTA45的结合位点,同时,我们发现loop区的长度会影响BEPQ-1与TTA45的荧光强度,loop区越长,荧光越低,BEPQ-1与TTA45的相互作用越弱。通过紫外滴定实验和甘油实验等方法验证了BEPQ-1是通过π-π堆积的方式相互作用的。2.靶向马铃薯Y病毒G-四链体荧光探针的初步探究马铃薯Y病毒是一种单正链RNA病毒,可侵染包括马铃薯、烟草、番茄在内的多种茄科植物,严重影响该类农产品的质量和产量。通过设计特异性靶向马铃薯Y病毒PQS（G-四链体可形成序列）的荧光探针,有利于研究马铃薯Y病毒中的PQS的结构和功能,探针作为标记病毒的荧光染料,有助于研究活体马铃薯内Y病毒分布规律及增殖过程,为以PQS为靶点设计抗病毒农药提供了有利的工具。本研究首先通过生物信息学分析马铃薯Y病毒的基因组中存在PQS并对其进行保守性分析;结合保守性分析结果,通过圆二色谱实验证明序列PQS-10能够形成G-四链体结构;然后,通过荧光实验发现噻唑橙衍生物TO1（MBA-1）对PQS-10具有一定的荧光选择性,且通过原生质体成像实验发现TO1具有在细胞内示踪PQS-10 G-四链体的潜力。我们以TO1为母体结构,以锁钥模型作为探针设计的指导思想设计并合成了一系列TO1衍生物,以期能够找到对PQS-10具有强特异性的荧光小分子,同时我们希望通过合成系列化合物,建立化合物结构与活性构效关系,为特异性靶向RNA G4提供部分结构信息。