生物体基因组中存在大量非经典结构的G-四链体形成序列,G-四链体在生物体中具有至关重要的作用。其中高阶状态的多聚体G-四链体（G4）,由于其具有生物活性并在癌症治疗,传感器信号放大以及生物催化等方面的应用,受到广泛关注。本论文以G-四链体亚结构间界面组装特性及配体识别作为主要研究对象。首先采用卟啉分子作为探针研究了G-四链体亚结构间界面堆叠与非堆叠状态的多色荧光识别;其次考察了多价金属铈离子对人类端粒G-四链体单体形成高阶组装二聚体的诱导作用,发现该高阶组装体能活化铈离子的催化活性。主要研究内容如下:1.分子内串联G-四链体界面的多色探测较长的富含鸟嘌呤的核苷酸序列可以在具有分子内G4-G4（in G4-G4）界面的单个分子中形成多个G-四链体（G4）串联个体。该界面以堆叠状态（s-in G4-G4）或未堆叠状态（us-in G4-G4）存在,具体取决于G-四链体的构像和环境。由于G-四链体界面状态具有至关重要的生物活性,因此迫切需要开发一种可靠的多色荧光方法,通过对界面具有依赖性的荧光团来识别界面状态。我们发现5,10,15,20-四-（3,5-二羟基苯基）卟啉（OH₂PP）可以针对us-in G4-G4二聚体和s-in G4-G4二聚体界面堆叠状态的不同进行多色识别。与us-in G4-G4二聚体和G-四链体单体相反,s-in G4-G4二聚体在OH₂PP的激发和发射谱图中引起明显的红移。OH₂PP与s-in G4-G4二聚体采用1:1的结合模式,而us-in G4-G4二聚体则为2:1的结合模式。s-in G4-G4结构的检测限（LOD）大约10 n M。此外,实验中发现OH₂PP和G-四链体结合与G-四链体个体之间的接头长度有关,这表明OH₂PP与s-in G4-G4二聚体结合的位点在G-四链体界面处。位于s-in G4-G4堆叠界面中的卟啉大环发生了变形,这很可能是导致具有超卟啉效应的多色反应的原因。我们的工作表明,OH₂PP是一种有潜力的荧光团,对G-四链体多聚体界面非常敏感,并且对G-四链体界面可进行多色荧光响应。2.Ce³⁺诱导的G4组装体复合物具有拟过氧化氢酶活性G-四链体组装体形成方式多种,其中金属离子能够诱导G-四链体形成组装多聚体,并且广泛应用于传感平台的构建。因此探究金属离子对G-四链体的影响有着至关重要的作用。本文发现镧系元素Ce³⁺能够与人类端粒G-四链体ht G4以1:2的计量比结合并诱导ht G4形成高阶状态的二聚体,且结合位点在形成二聚体的G4-G4界面处。更有趣的是,我们发现铈离子与G-四链体形成的G4/Ce³⁺/G4复合物具有一定的过氧化氢酶活性,能催化过氧化氢氧化TMB（3,3,5,5-四甲基联苯胺）。此外,G4/Ce³⁺/G4复合物的拟酶活性很可能与复合物中Ce³⁺与Ce⁴⁺之间转换速率加快有关。我们的工作表明了核酸与铈离子结合形成高阶组装体,并且活化了铈离子的催化活性。这对铈元素在生物领域的应用提供了更多的可行性,同时为高阶组装G-四链体的形成提供新的可能。