Thioflavin - Thioflavin

Thioflavin T
Thioflavin T.svg
Thioflavin-T-3D-balls.png
Jména
Název IUPAC
4- (3,6-dimethyl-1,3-benzothiazol-3-ium-2-yl) -N,N-dimethylanilinchlorid
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
Informační karta ECHA100.017.482 Upravte to na Wikidata
Vlastnosti
C17H19ClN2S
Molární hmotnost318,86 g / mol
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Thioflaviny jsou fluorescenční barviva které jsou dostupné jako alespoň dvě sloučeniny, a to Thioflavin T a Thioflavin S.. Oba se používají pro histologie barvení a biofyzikální studie agregace proteinů.[1] Zejména se tato barviva používají od roku 1989 ke zkoumání tvorby amyloidů.[2] Používají se také v biofyzikálních studiích elektrofyziologie bakterií.[3] Thioflaviny jsou korozívní, dráždivé látky a jsou akutně toxické a způsobují vážné poškození očí.[4] Thioflavin T se používá při výzkumu Alzheimerova choroba a další neurodegenerativní onemocnění.

Thioflavin T

Thioflavin T (Basic Yellow 1, Methylene yellow, CI 49005 nebo ThT) je a benzothiazol sůl získaná methylací sloučeniny dehydrothiotoluidin s methanolu v přítomnosti kyselina chlorovodíková. Barvivo je široce používáno k vizualizaci a kvantifikaci přítomnosti chybně složeného zboží protein volané agregáty amyloid, oba in vitro a in vivo (např., plakety složen z amyloid beta nalezené v mozku Alzheimerova choroba pacientů).[1]

Když se váže na beta list - bohaté struktury, jako jsou ty v amyloidových agregátech, zobrazí barvivo vylepšené fluorescence a charakteristika červená směna jeho emisní spektrum.[5][6] Zvažují se i další studie fluorescence změny v důsledku interakce s dvouvláknovou DNA.[7] Tato změna fluorescenčního chování může být způsobena mnoha faktory, které ovlivňují vzrušený stav distribuce poplatků thioflavinu T, včetně vazby na tuhou, vysoce uspořádanou nanokapetu a specifické chemické interakce mezi thioflavinem T a nanokapetou.[8][9]

Před vazbou na amyloidní fibril thioflavin T slabě emituje kolem 427 nm. Předpokládá se, že při minimalizaci emisí hrají roli zhášecí účinky blízkého excitačního píku při 450 nm.

Při excitaci při 450 nm produkuje thioflavin T silný fluorescenční signál při přibližně 482 nm po navázání na amyloidy. Molekula thioflavinu T se skládá z benzylaminu a benzathiolového kruhu spojeného vazbou uhlík-uhlík. Tyto dva kruhy se mohou volně otáčet, když je molekula v roztoku. Volná rotace těchto prstenů má za následek zhášení jakéhokoli excitovaného stavu generovaného fotonovou excitací. Když se však thioflavin T váže na amyloidní fibrily, dvě rotační roviny obou kruhů se znehybní, a proto si tato molekula může udržovat svůj vzrušený stav.[1]

Fluorescence thioflavinu T se často používá jako diagnostika struktury amyloidu, ale není pro amyloid zcela specifická. V závislosti na konkrétním proteinu a experimentálních podmínkách může thioflavin T.[8] nebo nemusí[10] podstoupit spektroskopickou změnu po navázání na prekurzorové monomery, malé oligomery, neagregovaný materiál s vysokým beta list obsah, nebo dokonce alfa šroubovice - bohaté proteiny. Naopak některá amyloidová vlákna neovlivňují fluorescenci thioflavinu T,[11] zvyšování vyhlídky na falešně negativní Výsledek.


Rentgenová krystalová struktura thioflavinu T navázaná na amyloidový oligomer β2 mikroglobulinu
Struktura thioflavinu T vázaná na amyloid - jako oligomer z β2 mikroglobulin (šedě), v komplexu, který zobrazuje vylepšené a červená posunula fluorescence. Mnoho faktorů, které posouvají vzrušený stav náboj z dimethylaminobenzylové části thioflavinu T (modře) do benzothiazolové části (červeně), včetně vazby na pevné, vysoce uspořádané amyloidní agregáty, může produkovat tento „pozitivní“ signál thioflavinu T.[8]


Thioflavin S skvrna (vlevo zeleně) a amyloid-Beta protilátková imunocytochemie (vpravo) na sousedních částech hipokampu pacienta trpícího Alzheimerova choroba. Thioflavin S váže obojí senilní plaky (SP) a neurofibrilární spleti (NFT), dvě charakteristické kortikální léze Alzheimerovy choroby. Amyloid beta je peptid odvozený od amyloidový prekurzorový protein který se nachází pouze v senilních placích, a tak jsou na obrázku vpravo viditelné pouze plaky. Levý obrázek má také červený signál, který přesně překrývá zelený signál lipofuscin granule (LP), což jsou autofluorescenční inkluze odvozené z lysozomy které se hromadí v lidském mozku během normálního stárnutí.


U dospělých C. elegans„Výsledkem expozice thioflavinu T je„ na některých úrovních výrazně prodloužená životnost a zpomalené stárnutí “, na vyšších úrovních však životnost snížena.[12]

Thioflavin S.

Thioflavin S je homogenní směs sloučenin, která je výsledkem methylace dehydrothiotoluidinu s kyselina sulfonová. Používá se také k barvení amyloidových plaků. Stejně jako thioflavin T se váže amyloidové fibrily ale ne monomery a poskytuje výrazné zvýšení fluorescenční emise. Na rozdíl od thioflavinu T však neprodukuje charakteristický posun v excitačních nebo emisních spektrech.[5] Tato druhá vlastnost thioflavinu S má za následek vysokou fluorescenci pozadí, což znemožňuje použití při kvantitativních měřeních roztoků fibril.[5] Další barvivo, které se používá k identifikaci struktury amyloidu, je Kongská červená.

Viz také

Reference

  1. ^ A b C Biancalana M, Koide S (červenec 2010). "Molekulární mechanismus vazby thioflavinu-T na amyloidní fibrily". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - bílkoviny a proteomika. 1804 (7): 1405–12. doi:10.1016 / j.bbapap.2010.04.001. PMC  2880406. PMID  20399286.
  2. ^ Gade Malmos, Kirsten; Blancas-Mejia, Luis M .; Weber, Benedikt; Buchner, Johannes; Ramirez-Alvarado, Marina; Naiki, Hironobu; Otzen, Daniel (2017). „THT 101: Základní nátěr na použití thioflavinu T k vyšetřování tvorby amyloidů“. Amyloid. 24 (1): 1–16. doi:10.1080/13506129.2017.1304905. PMID  28393556.
  3. ^ Prindle A, Liu J, Asally M, Ly S, Garcia-Ojalvo J, Süel GM (listopad 2015). „Ionové kanály umožňují elektrickou komunikaci v bakteriálních komunitách“. Příroda. 527 (7576): 59–63. Bibcode:2015Natur.527 ... 59P. doi:10.1038 / příroda15709. PMC  4890463. PMID  26503040.
  4. ^ "Thioflavin T". Národní centrum pro biotechnologické informace. PubChem.
  5. ^ A b C H. LeVine III, Metody v enzymologii. 309, 274 (1999)
  6. ^ Groenning M (březen 2010). „Vazebný režim thioflavinu T a dalších molekulárních sond v kontextu amyloidních fibril - aktuální stav“. Journal of Chemical Biology. 3 (1): 1–18. doi:10.1007 / s12154-009-0027-5. PMC  2816742. PMID  19693614.
  7. ^ Ilanchelian M, Ramaraj R (2004). "Emise thioflavinu T a jeho kontrola v přítomnosti DNA". Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 162 (1): 129–137. doi:10.1016 / s1010-6030 (03) 00320-4.
  8. ^ A b C Wolfe LS, Calabrese MF, Nath A, Blaho DV, Miranker AD, Xiong Y (září 2010). "Proteinem indukované fotofyzikální změny amyloidového indikátorového barviva thioflavinu T". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 107 (39): 16863–8. Bibcode:2010PNAS..10716863W. doi:10.1073 / pnas.1002867107. PMC  2947910. PMID  20826442.
  9. ^ Biancardi A, Biver T, Mennucci B (2017). „Fluorescenční barviva v kontextu vazby DNA: Případ Thioflavinu T“. Int. J. Quantum Chem. 117 (8): e25349. doi:10,1002 / qua.25349.
  10. ^ LeVine H (březen 1993). „Interakce thioflavinu T se syntetickými beta-amyloidními peptidy Alzheimerovy choroby: detekce agregace amyloidů v roztoku“. Věda o bílkovinách. 2 (3): 404–10. doi:10.1002 / pro.5560020312. PMC  2142377. PMID  8453378.
  11. ^ Cloe AL, Orgel JP, Sachleben JR, Tycko R, Meredith SC (březen 2011). „Japonský mutant Ap (ΔE22-Ap (1-39)) tvoří fibrily okamžitě s fluorescencí T s nízkým obsahem thioflavinu: očkování divokého typu Ap (1-40) do atypických fibril pomocí AE22-Ap (1-39)“. Biochemie. 50 (12): 2026–39. doi:10.1021 / bi1016217. PMC  3631511. PMID  21291268.
  12. ^ Alavez S, Vantipalli MC, Zucker DJ, Klang IM, Lithgow GJ (duben 2011). „Sloučeniny vázající amyloidy udržují během stárnutí homeostázu bílkovin a prodlužují životnost“. Příroda. 472 (7342): 226–9. Bibcode:2011Natur.472..226A. doi:10.1038 / nature09873. PMC  3610427. PMID  21451522.

externí odkazy