Тиофлавин
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Предпочтительное название ИЮПАК 2-[4-(Диметиламино)фенил]-3,6-диметил-1,3-бензотиазол-3-ия хлорид | |
| Идентификаторы | |
| |
3D модель ( JSmol ) |
|
| ЧЭБИ |
|
| ChEMBL |
|
| ChemSpider |
|
| Информационная карта ECHA | 100.017.482 |
CID PubChem |
|
| УНИИ |
|
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
|
| |
| |
| Характеристики | |
| С17Н19ClN2S | |
| Молярная масса | 318,86 г/моль |
| Плотность | 1,301 г/см 3 |
| Температура плавления | 137,9 °C (разл.) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Тиофлавины — это флуоресцентные красители , которые доступны как минимум в двух соединениях, а именно тиофлавин T и тиофлавин S. Оба используются для гистологического окрашивания и биофизических исследований 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 являются едкими , раздражающими и остро токсичными, вызывая серьезные повреждения глаз. [4] Тиофлавин T использовался в исследованиях болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний .
Тиофлавин Т
Тиофлавин T (основной желтый 1, метиленовый желтый, CI 49005 или ThT) — это соль бензотиазола, полученная путем метилирования дегидротиотолуидина метанолом в присутствии соляной кислоты . Краситель широко используется для визуализации и количественной оценки наличия неправильно свернутых белковых агрегатов, называемых амилоидами , как in vitro , так и in vivo (например, бляшек, состоящих из бета-амилоида, обнаруженных в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера ). [1]
При связывании со структурами, богатыми бета-слоями , такими как в амилоидных агрегатах, краситель демонстрирует усиленную флуоресценцию и характерное красное смещение спектра испускания . [5] [6] Дополнительные исследования также рассматривают изменения флуоресценции как результат взаимодействия с двухцепочечной ДНК. [7] Это изменение флуоресцентного поведения может быть вызвано многими факторами, которые влияют на распределение заряда возбужденного состояния тиофлавина Т, включая связывание с жестким, высокоупорядоченным нанокарманом и специфическими химическими взаимодействиями между тиофлавином Т и нанокарманом. [8] [9]
До связывания с амилоидной фибриллой тиофлавин Т слабо испускает около 427 нм. Предполагается, что эффекты гашения близлежащего пика возбуждения при 450 нм играют роль в минимизации эмиссии.
При возбуждении на 450 нм тиофлавин T производит сильный флуоресцентный сигнал приблизительно на 482 нм при связывании с амилоидами. Молекула тиофлавина T состоит из бензиламинового и бензотиазольного колец, соединенных через углерод-углеродную связь. Эти два кольца могут свободно вращаться, когда молекула находится в растворе. Свободное вращение этих колец приводит к тушению любого возбужденного состояния, генерируемого фотонным возбуждением. Однако, когда тиофлавин T связывается с амилоидными фибриллами, две вращательные плоскости двух колец становятся иммобилизованными, и поэтому эта молекула может сохранять свое возбужденное состояние. [1]
Флуоресценция тиофлавина Т часто используется в качестве диагностики структуры амилоида, но она не является абсолютно специфичной для амилоида. В зависимости от конкретного белка и экспериментальных условий тиофлавин Т может [8] или не может [10] подвергаться спектроскопическому изменению при связывании с мономерами-предшественниками, небольшими олигомерами, неагрегированным материалом с высоким содержанием бета-слоя или даже белками, богатыми альфа-спиралями . И наоборот, некоторые амилоидные волокна не влияют на флуоресценцию тиофлавина Т, [11] повышая вероятность ложноотрицательных результатов.
У взрослых особей C. elegans воздействие тиофлавина Т приводит к «значительному увеличению продолжительности жизни и замедлению старения» на некоторых уровнях, но к сокращению продолжительности жизни на более высоких уровнях. [12]
Тиофлавин S
Тиофлавин S представляет собой гомогенную смесь соединений, которая получается в результате метилирования дегидротиотолуидина сульфоновой кислотой . Он также используется для окрашивания амилоидных бляшек. Как и тиофлавин T, он связывается с амилоидными фибриллами , но не с мономерами, и дает заметное увеличение флуоресцентного излучения. Однако, в отличие от тиофлавина T, он не производит характерного сдвига в спектрах возбуждения или излучения. [5] Эта последняя характеристика тиофлавина S приводит к высокой фоновой флуоресценции, что делает его невозможным для использования в количественных измерениях растворов фибрилл. [5] Другим красителем, который используется для определения структуры амилоида, является конго красный .
Смотрите также
Ссылки
- ^ abc Biancalana M, Koide S (июль 2010 г.). "Молекулярный механизм связывания тиофлавина-T с амилоидными фибриллами". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Белки и протеомика . 1804 (7): 1405– 12. doi :10.1016/j.bbapap.2010.04.001. PMC 2880406. PMID 20399286 .
- ^ Gade Malmos, Kirsten; Blancas-Mejia, Luis M.; Weber, Benedikt; Buchner, Johannes; Ramirez-Alvarado, Marina; Naiki, Hironobu; Otzen, Daniel (2017). "THT 101: A primer on the use of thioflavin T to study amyloid formation". Amyloid . 24 (1): 1– 16. doi : 10.1080/13506129.2017.1304905 . PMID 28393556.
- ^ Prindle A, Liu J, Asally M, Ly S, Garcia-Ojalvo J, Süel GM (ноябрь 2015 г.). «Ионные каналы обеспечивают электрическую связь в бактериальных сообществах». Nature . 527 (7576): 59– 63. Bibcode :2015Natur.527...59P. doi :10.1038/nature15709. PMC 4890463 . PMID 26503040.
- ^ "Тиофлавин Т". Национальный центр биотехнологической информации. PubChem.
- ^ abc H. LeVine III, Методы в энзимологии. 309 , 274 (1999)
- ^ Groenning M (март 2010). «Способ связывания тиофлавина Т и других молекулярных зондов в контексте текущего статуса амилоидных фибрилл». Журнал химической биологии . 3 (1): 1– 18. doi :10.1007/s12154-009-0027-5. PMC 2816742. PMID 19693614 .
- ^ Ilanchelian M, Ramaraj R (2004). «Эмиссия тиофлавина T и ее контроль в присутствии ДНК». Журнал фотохимии и фотобиологии A: Химия . 162 (1): 129– 137. Bibcode : 2004JPPA..162..129I. doi : 10.1016/s1010-6030(03)00320-4.
- ^ abc Wolfe LS, Calabrese MF, Nath A, Blaho DV, Miranker AD, Xiong Y (сентябрь 2010 г.). "Вызванные белком фотофизические изменения в индикаторном красителе амилоида тиофлавине T". Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (39): 16863– 8. Bibcode : 2010PNAS..10716863W. doi : 10.1073/pnas.1002867107 . PMC 2947910. PMID 20826442 .
- ^ Biancardi A, Biver T, Mennucci B (2017). «Флуоресцентные красители в контексте связывания ДНК: случай тиофлавина T». Int. J. Quantum Chem . 117 (8): e25349. doi :10.1002/qua.25349.
- ^ LeVine H (март 1993 г.). «Взаимодействие тиофлавина T с синтетическими бета-амилоидными пептидами болезни Альцгеймера: обнаружение агрегации амилоида в растворе». Protein Science . 2 (3): 404– 10. doi :10.1002/pro.5560020312. PMC 2142377 . PMID 8453378.
- ^ 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: засев дикого типа Aβ(1-40) в атипичные фибриллы с помощью ΔE22-Aβ(1-39)». Биохимия . 50 (12): 2026–39 . doi :10.1021/bi1016217. PMC 3631511. PMID 21291268 .
- ^ Alavez S, Vantipalli MC, Zucker DJ, Klang IM, Lithgow GJ (апрель 2011 г.). «Амилоидсвязывающие соединения поддерживают гомеостаз белков во время старения и увеличивают продолжительность жизни». Nature . 472 (7342): 226– 9. Bibcode :2011Natur.472..226A. doi :10.1038/nature09873. PMC 3610427 . PMID 21451522.
