Světluška luciferin - Firefly luciferin

Světluška luciferin
Světluška luciferin.svg
Jména
Název IUPAC
(4S) -2- (6-hydroxy-1,3-benzothiazol-2-yl) -4,5-dihydrothiazol-4-karboxylová kyselina
Ostatní jména
D- (-) - Luciferin, luciferin brouka
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChemSpider
Informační karta ECHA100.018.166 Upravte to na Wikidata
Číslo ES
  • 219-981-3
UNII
Vlastnosti
C11H8N2Ó3S2
Molární hmotnost280.32 g · mol−1
UV-vis (λmax)330 nm (neutrální a mírně kyselé vodné roztoky) [1]
Absorbanceε330 = 18,2 mM−1 cm−1 [1]
Nebezpečí
Piktogramy GHSGHS07: Zdraví škodlivý
Signální slovo GHSVarování
H315, H319, H335
P261, P264, P271, P280, P302 + 352, P304 + 340, P305 + 351 + 338, P312, P321, P332 + 313, P337 + 313, P362, P403 + 233, P405, P501
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
Reference Infoboxu

Světluška luciferin (také známý jako brouk luciferin) je luciferin nebo sloučenina vyzařující světlo použitá pro světluška (Lampyridae ), železniční červ (Phengodidae ), hvězdný červ (Rhagophthalmidae ) a brouk (Pyrophorini ) bioluminiscenční systémy. Je to substrát luciferáza (ES 1.13.12.7), který je zodpovědný za charakteristickou emisi žlutého světla z mnoha světluška druh.

Stejně jako u všech ostatních luciferinů je k vyvolání světla zapotřebí kyslík; bylo však také nalezeno adenosintrifosfát (ATP) a hořčík jsou vyžadovány pro vyzařování světla.[2][3]

Dějiny

Hodně z raných prací na chemii luminiscence světlušek bylo provedeno v laboratoři William D. McElroy na Univerzita Johna Hopkinse. Luciferin byl poprvé izolován a čištěn v roce 1949, i když to bude trvat několik let, než bude vyvinut postup pro krystalizaci sloučeniny ve vysokém výtěžku. Toho spolu s objasněním syntézy a struktury dosáhl Dr. Emil H. White z Johns Hopkins University, Department of Chemistry.[4] Postup byl acidobazická extrakce, vzhledem k karboxylová kyselina skupina na luciferinu. Luciferin lze účinně extrahovat pomocí ethylacetát při nízkém pH z prášku přibližně 15 000 luceren světlušek.[5] Struktura byla později potvrzena kombinovaným použitím infračervená spektroskopie, UV-vis spektroskopie a syntetické metody pro degradaci sloučeniny na identifikovatelné fragmenty.[6]

Vlastnosti

Bylo zjištěno, že krystalický luciferin je fluorescenční absorbující ultrafialový světlo s vrcholem při 327 nm a vyzařující světlo s vrcholem při 530 nm. Viditelná emise nastává při relaxaci oxyluciferinu ze singletového excitovaného stavu až do jeho základního stavu.[7] Alkalické roztoky způsobily a rudý posuv absorpce pravděpodobně v důsledku deprotonace hydroxyl skupina na benzothiazol, ale neovlivnilo to fluorescenční emise. Bylo zjištěno, že luciferyl adenylát ( AMP ester luciferinu) spontánně emituje světlo v roztoku.[8]Různé druhy světlušek používají stejný luciferin, nicméně barva vyzařovaného světla se může velmi lišit. Světlo z Photuris pennsylvanica bylo naměřeno 552 nm (zeleno-žluté), zatímco Pyrophorus plagiophthalamus Bylo měřeno, že vyzařuje světlo při 582 nm (oranžové) ve ventrálním orgánu. Tyto rozdíly jsou pravděpodobně způsobeny pH změny nebo rozdíly v primární struktura luciferázy.[9] Modifikace substrátu luciferinu světlušky vedla k „červeně posunutým“ emisím (až do emisní vlnové délky 675 nm).[10]

Biologická aktivita

The in vivo syntéza luciferinu světlušky není zcela objasněna. Byl studován pouze poslední krok enzymatické dráhy, kterým je kondenzační reakce z D-cystein s 2-kyano-6-hydroxybenzothiazol, a je to stejná reakce, která se používá k syntetické výrobě sloučeniny.[11] To bylo potvrzeno radioznačení atomů ve dvou sloučeninách a identifikací a enzym regenerující luciferin.[12]

v světluška oxidací luciferinů, která je katalyzována luciferázami, se získá peroxysloučenina 1,2-dioxetan. Dioxetan je nestabilní a spontánně se rozpadá na oxid uhličitý a nadšený ketony, které uvolňují přebytečnou energii vyzařováním světla (bioluminiscence ).[13]

Ztráta CO2 dioxetanu, což vede k vzrušenému ketonu, který se uvolňuje vyzařováním světla.

Luciferin světlušky a modifikované substráty napodobují mastné kyseliny a byly použity k lokalizaci amidhydrolázy mastných kyselin (FAAH) in vivo.[14] Luciferin světlušky je substrátem transportéru ABCG2 a byl použit jako součást bioluminiscenčního zobrazovacího testu s vysokou propustností k testování inhibitorů transportéru.[15]

Reference

  1. ^ A b „Informace o produktu D-luciferinu“ (PDF). Sigma Aldrich.
  2. ^ McElroy WD (1947). „Zdroj energie pro bioluminiscenci v izolovaném systému“. Proc Natl Acad Sci USA. 33 (11): 342–345. Bibcode:1947PNAS ... 33..342M. doi:10.1073 / pnas.33.11.342. PMC  1079070. PMID  16588763.
  3. ^ Green A, McElroy WD (1956). "Funkce adenosintrifosfátu při aktivaci luciferinu". Arch Biochem Biophys. 64 (2): 257–271. doi:10.1016/0003-9861(56)90268-5. PMID  13363432.
  4. ^ Strehler BL, McElroy WD (1949). "Čištění luciferinu světlušky". J Cell Physiol. 34 (3): 457–466. doi:10.1002 / jcp.1030340310. PMID  15406363.
  5. ^ Bitler B, McElroy WD (1957). "Příprava a vlastnosti krystalického ohnivého luciferinu". Arch Biochem Biophys. 72 (2): 358–368. doi:10.1016/0003-9861(57)90212-6. PMID  13479120.
  6. ^ White EH, McCapra F, Field GF, McElroy WD (1961). "Struktura a syntéza světlušky luciferinu". J Am Chem Soc. 83 (10): 2402–2403. doi:10.1021 / ja01471a051.
  7. ^ Marques SM, Joaquim (2009). „Firefly Bioluminiscence: A Mechanistic Approach of Luciferase Catalyzed Reactions“. IUBMB Life. 61 (1): 6–17. doi:10.1002 / iub.134. PMID  18949818.
  8. ^ Rhodes WC, McElroy WD (1958). "Syntéza a funkce luciferyl-adenylátu a oxyluciferyl-adenylátu". J Biol Chem. 233 (6): 1528–1537. PMID  13610868.
  9. ^ Seliger HH, Buck JB, Fastie WG, McElroy WD (1964). „Spektrální distribuce světla světlušek“. J Gen Physiol. 48 (1): 95–104. doi:10.1085 / jgp.48.1.95. PMC  2195396. PMID  14212153.
  10. ^ Kiyama M, Saito R, Iwano S, Obata R, Niwa H, Maki SA (2016). "Vícebarevná bioluminiscence získaná pomocí Firefly Luciferin". Aktuální témata v medicinální chemii. 16 (24): 2648–2655. doi:10.2174/1568026616666160413135055. PMID  27072707.
  11. ^ White EH, Worther H, Field GF, McElroy WD (1965). „Analogy of Firefly Luciferin“. J. Org. Chem. 30 (7): 2344–2348. doi:10.1021 / jo01018a054.
  12. ^ Gomi K, Kajiyama N (2001). „Oxyluciferin, luminiscenční produkt luciferázy světlušky, je enzymaticky regenerován na luciferin“. J Biol Chem. 276 (39): 36508–36513. doi:10,1074 / jbc.M105528200. PMID  11457857.
  13. ^ Aldo Roda Chemiluminiscence a bioluminiscence: minulost, přítomnost a budoucnost, str. 57, Royal Society of Chemistry, 2010, ISBN  1-84755-812-7
  14. ^ Mofford DM, Adams ST, Kumar Reddy GS, Randheer Reddy G, Miller SC (2015). „Luciferin amidy umožňují detekci in vivo bioluminiscence aktivity endogenní aktivity amidu hydroxidu mastné kyseliny“. J. Am. Chem. Soc. 137 (27): 8684–8687. doi:10.1021 / jacs.5b04357. PMC  4507478. PMID  26120870.
  15. ^ „Identifikace inhibitorů ABCG2 pomocí vysoce výkonného testu založeného na bioluminiscenčním zobrazování“. Cancer Res. 69.

externí odkazy