Тиофлавин - Thioflavin

Тиофлавин Т
Тиофлавин T.svg
Тиофлавин-Т-3D-шары.png
Имена
Название ИЮПАК
4- (3,6-диметил-1,3-бензотиазол-3-ий-2-ил) -N,N-диметиланилин хлорид
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.017.482 Отредактируйте это в Викиданных
Характеристики
C17ЧАС19ClN2S
Молярная масса318,86 г / моль
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Тиофлавины находятся флуоресцентные красители которые доступны как минимум в виде двух соединений, а именно Тиофлавин Т и Тиофлавин S. Оба используются для гистология окрашивание и биофизический исследования агрегации белков.[1] В частности, эти красители используются с 1989 года для исследования образования амилоида.[2] Они также используются в биофизических исследованиях электрофизиологии бактерий.[3] Тиофлавины разъедающий, раздражители, и очень токсичны, вызывая серьезное повреждение глаз.[4] Тиофлавин Т был использован в исследованиях Болезнь Альцгеймера и другие нейродегенеративные заболевания.

Тиофлавин Т

Тиофлавин Т (основной желтый 1, метиленовый желтый, CI 49005 или ThT) представляет собой бензотиазол соль, полученная метилированием дегидротиотолуидин с метанол в присутствии соляная кислота. Краситель широко используется для визуализации и количественной оценки наличия неправильно свернутых белок агрегаты, названные амилоид, обе in vitro и in vivo (например., бляшки состоит из амилоид бета найдено в мозгах Болезнь Альцгеймера пациенты).[1]

Когда он привязывается к бета-лист -богатые структуры, такие как амилоидные агрегаты, краситель демонстрирует улучшенные флуоресценция и характеристика красное смещение своего спектр излучения.[5][6] Дополнительные исследования также учитывают флуоресценция изменяется в результате взаимодействия с двухцепочечной ДНК.[7] Это изменение флуоресцентного поведения может быть вызвано множеством факторов, влияющих на возбужденное состояние распределение заряда тиофлавина Т, включая связывание с жестким, высокоупорядоченным нанокарманом и специфические химические взаимодействия между тиофлавином Т и нанокарманом.[8][9]

Перед связыванием с амилоидным фибриллом тиофлавин Т испускает слабую энергию около 427 нм. Предполагается, что эффекты гашения ближайшего пика возбуждения при 450 нм играют роль в минимизации выбросов.

При возбуждении на длине волны 450 нм тиофлавин Т дает сильный сигнал флуоресценции на длине волны около 482 нм после связывания с амилоидами. Молекула тиофлавина Т состоит из бензиламина и бензатиольного кольца, соединенных углерод-углеродной связью. Эти два кольца могут свободно вращаться, когда молекула находится в растворе. Свободное вращение этих колец приводит к гашению любого возбужденного состояния, порождаемого фотонным возбуждением. Однако, когда тиофлавин Т связывается с амилоидными фибриллами, две плоскости вращения двух колец становятся иммобилизованными, и, следовательно, эта молекула может сохранять свое возбужденное состояние.[1]

Флуоресценция тиофлавина Т часто используется для диагностики структуры амилоида, но она не совсем специфична для амилоида. В зависимости от конкретного белка и условий эксперимента тиофлавин Т может[8] или не может[10] претерпевают спектроскопические изменения при связывании с мономерами-предшественниками, небольшими олигомерами, неагрегированным материалом с высокой бета-лист контент или даже альфа-спираль -богатые белки. И наоборот, некоторые амилоидные волокна не влияют на флуоресценцию тиофлавина Т,[11] повышение перспективы ложноотрицательный полученные результаты.


Рентгеновская кристаллическая структура тиофлавина Т, связанного с амилоидоподобным олигомером β2 микроглобулина
Структура тиофлавина Т, связанного с амилоид -подобный олигомер β2 микроглобулин (серым цветом), в комплексе, который отображает улучшенные и красный сдвиг флуоресценция. Многие факторы, влияющие на возбужденное состояние заряд от диметиламинобензильной части тиофлавина Т (синий) до бензотиазольной части (красный), включая связывание с жесткими, высокоупорядоченными амилоидными агрегатами, может производить этот «положительный» сигнал тиофлавина Т.[8]


Окраска тиофлавином S (слева зеленым) и амилоид-бета иммуноцитохимия антител (справа) на соседних участках гиппокампа пациента, страдающего Болезнь Альцгеймера. Тиофлавин S связывает оба старческие бляшки (SP) и нейрофибриллярные сплетения (NFT), два характерных кортикальных поражения болезни Альцгеймера. Бета-амилоид - это пептид, полученный из белок-предшественник амилоида который встречается только в сенильных бляшках, поэтому на правом изображении видны только бляшки. На левом изображении также есть красный сигнал, который точно перекрывает зеленый сигнал в липофусцин гранулы (LP), которые представляют собой автофлуоресцентные включения, полученные из лизосомы которые накапливаются в мозгу человека при нормальном старении.


У взрослых C. elegans, воздействие тиофлавина Т приводит к «значительному увеличению продолжительности жизни и замедлению старения» на некоторых уровнях, но сокращает продолжительность жизни на более высоких уровнях.[12]

Тиофлавин S

Тиофлавин S представляет собой гомогенную смесь соединений, которая образуется в результате метилирования дегидротиотолуидина с сульфоновая кислота. Он также используется для окрашивания амилоидных бляшек. Как и тиофлавин T, он связывается с амилоидные фибриллы но не мономеры и дает отчетливое увеличение флуоресцентного излучения. Однако, в отличие от тиофлавина Т, он не вызывает характерного сдвига в спектрах возбуждения или испускания.[5] Эта последняя характеристика тиофлавина S приводит к высокой фоновой флуоресценции, что не позволяет использовать его для количественных измерений растворов фибрилл.[5] Другой краситель, который используется для идентификации структуры амилоида, - это Конго красный.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Бьянкалана М., Койде С. (июль 2010 г.). «Молекулярный механизм связывания тиофлавина-Т с амилоидными фибриллами». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Белки и протеомика. 1804 (7): 1405–12. Дои:10.1016 / j.bbapap.2010.04.001. ЧВК  2880406. PMID  20399286.
  2. ^ Гаде Мальмос, Кирстен; Blancas-Mejia, Luis M .; Вебер, Бенедикт; Бюхнер, Йоханнес; Рамирес-Альварадо, Марина; Найки, Хиронобу; Отзен, Даниэль (2017). «THT 101: праймер по использованию тиофлавина Т для исследования образования амилоида». Амилоид. 24 (1): 1–16. Дои:10.1080/13506129.2017.1304905. PMID  28393556.
  3. ^ Приндл А., Лю Дж., Асалли М., Ли С., Гарсия-Охалво Дж., Сюэль Г.М. (ноябрь 2015 г.). «Ионные каналы обеспечивают электрическую связь в бактериальных сообществах». Природа. 527 (7576): 59–63. Bibcode:2015Натура.527 ... 59П. Дои:10.1038 / природа15709. ЧВК  4890463. PMID  26503040.
  4. ^ «Тиофлавин Т». Национальный центр биотехнологической информации. PubChem.
  5. ^ а б c Х. Левин III, Методы в энзимологии. 309, 274 (1999)
  6. ^ Грёнинг М. (март 2010 г.). «Способ связывания тиофлавина Т и других молекулярных зондов в контексте текущего статуса амилоидных фибрилл». Журнал химической биологии. 3 (1): 1–18. Дои:10.1007 / s12154-009-0027-5. ЧВК  2816742. PMID  19693614.
  7. ^ Иланчелиан М, Рамарадж Р. (2004). «Эмиссия тиофлавина Т и его контроль в присутствии ДНК». Журнал фотохимии и фотобиологии A: Химия. 162 (1): 129–137. Дои:10.1016 / с1010-6030 (03) 00320-4.
  8. ^ а б c Вулф Л.С., Калабрезе М.Ф., Нат А., Блахо Д.В., Миранкер А.Д., Сюн Й. (сентябрь 2010 г.). «Белковые фотофизические изменения в амилоидном индикаторном красителе тиофлавине Т». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 107 (39): 16863–8. Bibcode:2010PNAS..10716863W. Дои:10.1073 / pnas.1002867107. ЧВК  2947910. PMID  20826442.
  9. ^ Бьянкарди А., Бивер Т., Меннуччи Б. (2017). «Флуоресцентные красители в контексте связывания ДНК: случай тиофлавина Т». Int. J. Quantum Chem.. 117 (8): e25349. Дои:10.1002 / qua.25349.
  10. ^ LeVine H (март 1993 г.). «Взаимодействие тиофлавина Т с синтетическими бета-амилоидными пептидами болезни Альцгеймера: обнаружение агрегации амилоида в растворе». Белковая наука. 2 (3): 404–10. Дои:10.1002 / pro.5560020312. ЧВК  2142377. PMID  8453378.
  11. ^ Cloe AL, Orgel JP, Sachleben JR, Tycko R, Meredith SC (март 2011 г.). «Японский мутант Aβ (ΔE22-Aβ (1-39)) мгновенно образует фибриллы с низкой флуоресценцией тиофлавина T: посев Aβ дикого типа (1-40) в атипичные фибриллы с помощью ΔE22-Aβ (1-39)». Биохимия. 50 (12): 2026–39. Дои:10.1021 / bi1016217. ЧВК  3631511. PMID  21291268.
  12. ^ Алавес С., Вантипалли М.К., Цукер Д.Д., Кланг И.М., Литгоу Г.Дж. (апрель 2011 г.). «Амилоидсвязывающие соединения поддерживают гомеостаз белков при старении и увеличивают продолжительность жизни». Природа. 472 (7342): 226–9. Bibcode:2011Натура.472..226А. Дои:10.1038 / природа09873. ЧВК  3610427. PMID  21451522.

внешняя ссылка