Cianină

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Cianina este numele nesistematic al unei familii de coloranți sintetici care aparține categoriei polimetinelor . Numele „cianină” derivă din cuvântul „ cian ”, o nuanță între albastru și verde și derivă din cuvântul grecesc κυάνεος / κυανοῦς (kyaneos / kyanous) , sau „albastru închis”.

Cianinele erau și sunt încă utilizate în industrii, abia recent au văzut o aplicație în biotehnologie pentru marcarea sau analiza specifică. Au un caracter fluorescent care acoperă spectrul de la IR la UV , pe baza structurii chimice. În prezent, găsim în literatură un număr mare de coloranți care se încadrează în această familie.

Structura

Cianine:
I = Streptocianine,
II = Emicianină,
III = Cianine închise

Există trei tipuri de cianină: [1]

  • Streptocianine sau cianine cu lanț deschis :
R 2 N + = CH [CH = CH] n -NR 2 (I)
  • Emicianină :
Aril = N + = CH [CH = CH] n -NR 2 (II)
  • Cianină cu lanț închis :
Aril = N + = CH [CH = CH] n -N = Aril (III)

unde doi atomi de azot sunt legați printr-un lanț de polimetine. [2] Ambii azot participă independent la un ciclu heteroaromatic, cum ar fi pirolul, imidazolul, tiazolul, piridina, indolul, chinolina, benzotiazolul etc.

Istorie și utilizări în industrie

Cianinele au fost sintetizate pentru prima dată acum mai bine de un secol. Acestea au fost utilizate imediat pentru a crește intervalul de sensibilitate pentru emulsiile fotografice, cum ar fi creșterea numărului de lungimi de undă care formează o imagine pe un film, astfel încât să fie panchromatic. Cianinele sunt utilizate în prezent și pentru CD-R și DVD-R . Cei exploatați sunt în principal verzi sau albastru deschis și au o stabilitate chimică scăzută; acest lucru face ca discurile echipate cu cianină instabilă să fie inutilizabile pentru arhivarea clasică oferită de CD-uri și DVD-uri, deoarece fișierele ar deveni ilizibile după câțiva ani. Cu toate acestea, discurile recente cu cianină au fost prevăzute cu stabilizatori care încetinesc semnificativ deteriorarea. În medie, acestea au o durată de viață de depozitare care atinge și depășește 75 de ani. Alți coloranți utilizați în CD-R sunt ftalocianina și compușii azoici .

Cianină pentru biotehnologie

Cianinele sunt sintetizate în general din 2, 3, 5 sau 7 structuri de metină, cu grupări funcționale pe unul sau ambii atomi de azot ai lanțurilor, astfel încât să poată fi legați chimic de acizi nucleici sau proteine . Marcarea se efectuează în scopul cuantificării sau vizualizării. Unele posibile aplicații biologice includ hibridizarea genomică comparativă, microarrays utilizate în transcriptomică și diverse studii aplicate proteomicii , cum ar fi localizarea ARN, interacțiunea moleculară [3] studiată prin transfer de energie fluorescentă ( FRET ) și imunoanalize fluorescente.

Cianinele sunt disponibile cu diverse modificări, cum ar fi, de exemplu, prevăzute cu substituenți metil , etil sau butil sau cu grupări carboxilice , acetilmetoxi sau sulfuroase (care dau hidrofilitate moleculei). [4]

Sondă Ex (nm) Em (nm) P.M Randament cuantic
Cy2 489 506 714 QY 0,12
Cy3 (512); 550 570; (615) 767 QY 0,15
Cy3B 558 572; (620) 658 Î 0.67
Cy3.5 581 594; (640) 1102 QY 0,15
Cy5 (625); 650 670 792 QY 0,27 [5]
Cy5.5 675 694 1128 QY 0,28 [6]
Cy7 743 767 818 Î 0,28

Ex (nm): lungime de undă de excitație în nanometri Em (nm): lungime de undă de emisie în nanometri PM: Greutate moleculară QY: Randament cuantic

Principalele cianine

Cianinele (Cy) înlocuiesc în mod eficient coloranții convenționali precum Fluoresceina (FITC) și Rodamina (TRITC, RRX), dovedindu-se a fi mai luminoși și cu o fluorescență mai stabilă.

  • Cy 3 și Cy5 sunt cele mai utilizate, utilizate de obicei împreună pentru detectarea în două culori.
Cy3 Cy5 coloranți.gif

Cy3 fluorescă între galben și verde (~ 550 nm de excitație, ~ 570 nm de emisie), în timp ce Cy5 este fluorescent în roșu (~ 650 nm de excitație, 670 nm de emisie). [7] Cy3 poate fi urmat de diferiți fluorometri, senzori de imagine și microscopuri cu filtre standard pentru tetrametilrodamină (TRITC). Datorită coeficientului tipic de extincție molară , acest colorant poate fi ușor detectat cu ochiul liber atât pe suporturile de gel, cât și în soluție. Cy5 a devenit atât de popular încât a înlocuit toți coloranții de pe culoarea roșie îndepărtată datorită coeficientului său ridicat de extincție molară (până la 1 nmol de probă cu ochiul liber poate fi detectat pe electroforeza pe gel) și datorită emisiei sale maxime în regiunea roșie, unde multe Detectoarele CCD au cea mai mare sensibilitate, iar probele biologice au cel mai mic zgomot de fond.

Scannerele folosesc acum lasere la diferite lungimi de undă (de obicei 532 nm și 635 nm ) și filtre de lungime de undă (550-600 nm și 655-695 nm ) pentru a reduce contaminarea de fond. Prin urmare, sunt capabili să distingă cu ușurință culorile de Cy3 și Cy5 și pot, de asemenea, să cuantifice marcarea Cy3 și Cy5 într-un eșantion (detectare multiparametrică).

  • Alte cianine utile:

Cy3.5 poate înlocui SulfoRodamine 101.

Cy5.5 este un colorant cu emisie aproape în infraroșu cu o excitație / emisie maximă în jur de 678/694 nm).

Cy7 este un colorant aproape în infraroșu invizibil cu ochiul liber (excitație / emisie maximă la 750/776 nm). Este folosit pentru aplicații de imagistică in vivo , la fel ca și colorantul Cy7.5.

Sulful - Cianinele poartă în general cu ele una sau două grupări de sulf, astfel încât să fie solubile în apă. Există forme tri- și quad-sulfonate pentru aplicații în care este necesară o solubilitate mai mare. PEGilarea este o altă posibilă modificare care conferă hidrofilitate nu numai moleculei de colorant, ci și moleculei marcate.

Nomenclatură și structură

Nomenclatura standard descrie exact structura chimică a moleculei. Cy3 și Cy5 sunt nume non-standard atribuite mai întâi de Ernst și colab. în 1989, nu oferă informații despre structura chimică. În scrierile originale, numărul indica doar numărul de metini fără a specifica totuși ce grupuri laterale erau prezente; acest lucru a condus în literatura de specialitate la atribuirea diferitelor structuri chimice pentru Cy5 și Cy3.

Lanțurile laterale nu trebuie neapărat să fie identice; în coloranții curenți, se exploatează lanțuri alifatice scurte, la capetele cărora (una sau ambele) sunt plasate grupări funcționale extrem de reactive precum N-hidroxisuccinimidă sau maleimidă.

Alternative Cy

Au fost dezvoltați mulți analogi ai standardelor Cy 2/3 / 3.5 / 5 / 5.5 / 7 / 7.5, pentru care există diferite modificări: coloranți Alexa Fluor , coloranți Dylight , FluoProbes , Sulfo-Cianină [8] , coloranți Silk [9] ] , IRIS de la Cyanine Technologies [10] și multe altele pot fi utilizate interschimbabil cu coloranții din seria Cy în marea majoritate a aplicațiilor biochimice, având și multe avantaje în solubilitate, fluorescență sau fotostabilitate. [11] [12]

Susceptibilitatea Cy5 la ozon

În 2003, cercetătorii de la Inpharmatics și Agilent au publicat, în revista Analytical Chemistry , un articol despre faptul că microarrays-urile care utilizează Cy5 au arătat o înrăutățire treptată a calității variabile a datelor, datorită prezenței ozonului din mediu. Expunerea la niveluri de ozon peste 5-10 ppm timp de 10-30 de secunde a cauzat o scădere a reproductibilității datelor dobândite cu Cy5-microarrays. Chiar și nivelurile mai ridicate de ozon (> 100 ppb) provoacă, de asemenea, daune pe Cy3. [13] Există pe piață instrumente care par să poată elimina ozonul din mediu în anumite limite, dar eficacitatea lor nu a fost încă verificată.

Aplicații

O cianobacterie vopsită verde printr-o cianină

Cianinele sunt utilizate pentru a marca proteinele, anticorpii , peptidele, sondele de acid nucleic și orice alt tip de biomoleculă utilizate în diferite tehnici de detectare pe bază de fluorescență, cum ar fi citometria în flux , microscopia (în principal în spectrul vizibil, dar și în UV și IR), teste de microplăci, microarrays și multe altele.

Etichetarea acidului nucleic

În experimentele cu microarray, ADN-ul sau ARN-ul pot fi marcate atât cu Cy3, cât și cu Cy5, deoarece transportă gruparea reactivă N-hidroxisuccinimidil ester (NHS-ester). Deoarece acest grup reacționează fără dificultate numai cu amine alifatice, dintre care acizii nucleici nu au, este necesar să se modifice în prealabil proba cu grupări aminoalil. Acest lucru se face prin încorporarea nucleotidelor modificate în timpul reacțiilor de amplificare. Un randament bun se obține atunci când se atinge o marcă la fiecare 60 de baze, deoarece markerii prea apropiați unul de altul ar provoca un efect de amortizare a semnalului (efect de stingere).

Etichetarea proteinelor

De asemenea, pentru această operație, ca și pentru acizii nucleici, marcarea este posibilă datorită grupului reactiv NHS-ester sau grupului maleimid, deoarece reacționează cu grupările tiol ale reziduurilor de cisteină .

Cy5 este sensibil la câmpurile electrice, de fapt poate suferi variații ale emisiilor (atât pozitive, cât și negative) datorită diferitelor conformații ale proteinei de care este legat (diferite grupuri încărcate expuse). Viteza acestei variații poate fi măsurată pentru determinarea parametrilor cinetici enzimatici, utilizând experimente FRET .

Cy3 și Cy5 sunt utilizate în proteomică pentru a marca două probe distincte și pentru a le putea amesteca, astfel încât să poată efectua un singur experiment și să aibă întotdeauna cele două probe recunoscute. [14] [15] Această posibilitate elimină variabilitatea cauzată de diferite condiții experimentale, care sunt inevitabile atunci când două experimente sunt lansate în momente diferite. Această variabilitate împiedică în general utilizarea software-ului automat pentru achiziționarea datelor după experiment, invers, prin acest marcaj automatizarea devine foarte simplă.

Notă

  1. ^ Eunha Kim și Seung Bum Park, Descoperirea noilor coloranți sintetici: sinteză țintită sau abordare combinatorie? , în Alexander P. Demchenko (eds), Advanced Fluorescence Reporters in Chemistry and Biology I: Fundamentals and Molecular Design Volume 8 of Springer Series on Fluorescence , Berlin, Springer, 2010, p. 172, ISBN 978-3-642-04702-2 .
  2. ^ Ernst LA, Gupta RK, Mujumdar RB, Wagoner AS, Reactivi de marcare a coloranților cu cianină pentru grupări sulfhidril , în Citometrie , vol. 10, nr. 1, ianuarie 1989, pp. 3-10, DOI : 10.1002 / cyto.990100103 , PMID 2917472 .
  3. ^ Blower MD, Feric E, Weis K, Heald R, analiza la nivelul genomului demonstrează localizarea conservată a ARN-urilor mesager la microtubuli mitotici , în The Journal of Cell Biology , vol. 179, nr. 7, decembrie 2007, pp. 1365–73, DOI : 10.1083 / jcb.200705163 , PMC 2373496 , PMID 18166649 .
  4. ^ Vopsele de cianină
  5. ^ Mujumdar B, Ernst A, Mujumdar SR, Lewis CJ, Wagoner AS, Reactivi de etichetare a coloranților cu cianină: esteri de sulfoindocianină succinimidil , în Bioconjugate Chemistry , vol. 4, nr. 2, mar 1993, pp. 105–111, DOI : 10.1021 / bc00020a001 .
  6. ^ Umezawa K, Matsui A, Nakamura Y, Citterio D, Suzuki K, Bright, colorable-fluorable fluorescent colorants in the Vis / NIR region: establishment of new "made-made" multicolor fluorophores based on borondipyrromethene , in Chemistry , vol. 15, nr. 5, 2009, pp. 1096-106, DOI : 10.1002 / chim.200801906 , PMID 19117043 .
  7. ^ Jackson ImmunoResearch, Cyanine Dyes (Cy2, Cy3 și Cy5) , la jacksonimmuno.com . Adus la 31 octombrie 2008 .
  8. ^ Cyandye, LLC , la cyandye.us . Adus la 14 septembrie 2017 (arhivat din original la 3 octombrie 2018) .
  9. ^ Mătase BioMedicals
  10. ^ cyanines.eu , https://archive.is/20150126174359/http://www.cyanines.eu/life-science/products/iris-dyes (arhivată din adresa URL originală pe 26 ianuarie 2015) .
  11. ^ Comparație FluoProbes488 cu FITC, Cyanine2
  12. ^ Comparație FluoProbes547H în microscopie confocală
  13. ^ Fare TL, Coffey EM, Dai H, He YD, Kessler DA, Kilian KA, Koch JE, LeProust E, Marton MJ, Meyer MR, Stoughton RB, Tokiwa GY, Wang Y, Efectele ozonului atmosferic asupra calității datelor microarray , în Chimie analitică , vol. 75, nr. 17, septembrie 2003, pp. 4672-5, DOI : 10.1021 / ac034241b , PMID 14632079 .
  14. ^ Unlü M, Morgan ME, Minden JS, Electroforeza pe gel diferențial: o metodă cu gel unic pentru detectarea modificărilor extractelor de proteine , în Electroforeză , vol. 18, nr. 11, octombrie 1997, pp. 2071–7, DOI : 10.1002 / elps.1150181133 , PMID 9420172 .
  15. ^ Osterman IA, Ustinov AV, Evdokimov DV, Korshun VA, Sergiev PV, Serebryakova MV, Demina IA, Galyamina MA, Govorun VM, Dontsova OA, A nașterea proteome studiu care combină click chimie cu 2DE ( PDF ), în Proteomics , vol. 13, n. 1, ianuarie 2013, pp. 17–21, DOI : 10.1002 / pmic.201200393 , PMID 23161590 . Adus la 14 septembrie 2017 (Arhivat din original la 30 iunie 2015) .

linkuri externe

Controlul autorității NDL ( EN , JA ) 00570869
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Cianina&oldid=120673589 ”