自从10-23脱氧核酶发现以来,研究人员对其进行了广泛的研究,细胞培养实验表明10-23脱氧核酶作为潜在的基因药物,能够下调各种基因的表达,包括病毒基因、肿瘤基因、心血管疾病等其他相关疾病;体内研究表明10-23脱氧核酶具有高度靶选择性,没有细胞毒性,是非免疫原性基因沉默剂。然而,由于细胞内较低的Mg²⁺和酶的水解,导致其应用受到限制,并且对于其催化构象的认识也不清楚。本课题以化学修饰的策略对10-23脱氧核酶进行修饰,着重提高其稳定性和催化速率,从而降低对二价金属离子的依赖性。同时,通过化学修饰,明确各功能基在催化活动中的作用,进而研究其催化构象。在前期研究的基础上,我们将7-（5-胺戊基）-8-氮-7-去氮-2’-脱氧腺苷引入到10-23脱氧核酶催化中心的A5和A9位,活性评价表明,氨基连接臂的延长并不会加快催化速率,反而会由于烷基臂的位阻降低催化速率,因此3个碳原子长度的烷基臂较为合适胺基发挥作用。腺嘌呤的6-氨基具有很强的成氢键能力,我们推测在催化结构域中,5个腺嘌呤碱基的保守性与这个功能基有关。为了进一步探讨6-氨基的作用,我们以腺嘌呤为起始物设计了6-H-2′-脱氧腺苷。进而,为获得新的修饰位点和更高效的脱氧核酶,我们设计合成了N⁶-（2-胺乙基）-2′-脱氧腺苷、N⁶-（3-胺丙基）-2′-脱氧腺苷和N⁶-[2-（1H-咪唑-4-基）乙基]-2′-脱氧腺苷三个化合物,这样既保留了6-氨基的部分成氢键能力,又引入了活性功能基氨基或者咪唑基。活性评价结果显示,脱氧腺苷的6-氨基在脱氧核酶催化结构域非常重要,特别是在A5、A9、A11和A12位。其中,A5不仅需要6-氨基的成氢键作用还需要一个疏水基团;A11和A12的6-氨基非常保守,不能进行改变;A9和A15的6-氨基可以通过化学修饰提高脱氧核酶的催化速率,并且A15位的6-氨基是个不保守的基团,既能去掉也能进行修饰,而对7-氮原子有依赖性。在异核苷对脱氧核酶的修饰中,我们发现10-23脱氧核酶的催化构象有一定的优化空间,可以对催化结构域的其他碱基尝试空间位置优化。识别臂上的异核苷修饰结果表明,越靠近催化中心,催化速率降低的越多,特别是在A0位时,脱氧核酶的活性几乎消失,在距离催化中心两个碱基的距离时,催化活性与原型（DZ01）基本一致。在进一步研究中,我们将化合物1、4-8、16-18引入A0位,结果显示,A0位是一个保守的位点,增加或减少脱氧腺苷的功能基,都会降低脱氧核酶的催化速率。U-dA0碱基对不仅涉及到脱氧核酶对靶底物的识别还影响酶-靶复合物的稳定性,A0通过其功能基与周围环境的相互作用和碱基堆积作用影响催化活性,但是A0位的修饰并没有改变10-23脱氧核酶对切割位点的选择性和对二价金属离子的依赖性。