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双链稳定性

多种分子生物学方法基于互补DNA链的特异性杂交。由于Watson-Crick碱基配对所致的杂交也定义了结合的特异性。除了在碱基配对中形成的氢键外，双链的亲和力和稳定性还依赖于相邻碱基对之间的堆叠效应（疏水和静电相互作用）。

因此，双链的稳定性取决于序列的长度和GC含量。对于较短的寡核苷酸，双链稳定性和熔点Tm可能会降低，以至于亲和力和结合强度不足以在杂交期间应用严格条件并确保特异性结合。通过引入修饰的碱基，可以增强双链稳定性，从而允许寡核苷酸对其目标进行改进的、特异性的杂交。

表格中给出的熔点温度变化ΔTm是一个参考值。它受到序列背景的影响，因此可能会有所不同。

小沟结合物（Minor Groove Binder）

经MGB修饰的寡核苷酸显示出增加的熔点温度（Tm）和特异性，并且可以与互补的DNA序列形成非常稳定的双链。在此，寡核苷酸的碱基组成强烈地影响了修饰过的寡核苷酸的熔点温度。

当探针与目标序列结合时，小沟结合物（Minor Groove Binder，MGB）结合到DNA的小沟上。MGB CDPI3 (Dihydropyrroloindolecarboxylate Tripeptide CDPI3) 的新月形状允许其精确地空间适应小沟的曲线结构，从而允许其在DNA骨架的糖-磷酸链之间插入。这种同螺旋构象主要通过范德华力和疏水相互作用来稳定。

根据这一点，可以实现双链分子的极高稳定性，因此即使非常短的DNA探针也可以非常有效地与目标DNA杂交。

C-5 Propynyl-deoxycytidine 和 C-5 Propynyl-deoxyuridine

C5-Propynyl衍生物的嘧啶碱基由于改进的堆叠和额外的疏水相互作用而稳定双链。将dC替换为C5-propynyl-dC每次修改可使Tm增加约2.8° C，将dT替换为C5-propynyl-dU每次修改可使Tm增加约1.7° C。

2-Aminoethyl-phenoxazine-deoxycytidine (AP-dC)

2-Aminoethyl-phenoxazine-deoxycytidine (AP-dC) 是胞苷的类似物。额外的环系统允许在与鸟苷碱基配对时形成第四个H键。这可以导致熔点温度增加7°到21° C。然而，增加的幅度在很大程度上受到相邻碱基对的影响，因此强烈依赖于序列。

5-Me-pyridines

5-Me-pyridines 由于改善的堆叠相互作用而增强了双链的稳定性。用5-Me-dC替换dC也提高了三链螺旋的熔点温度。每次修改Tm增加约1.3° C，多次替换是累加的，即使数量较大也是如此。

2-Amino-deoxyadenosine

腺苷类似物 2-Amino-deoxyadenosine 与胸腺苷形成特异性碱基对。腺苷2位的额外氨基团允许形成一个额外的H-桥，使熔点温度提高约3° C。

5‘-trimethoxystilbene 和 5‘-pyrene cap

5‘-trimethoxystilbene 和 5‘-pyrene cap堆叠在末端碱基对上。对于一个短的双链，这导致熔点温度大约增加+10° C。由于叠加只有在前面的碱基正确地处于Watson-Crick配对时才可能，5’-帽也提高了在5’-末端错配的碱基的鉴别能力。

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