stringtranslate.com

Кумасси бриллиантовый синий

Кумасси бриллиантовый синий — это название двух схожих трифенилметановых красителей, которые были разработаны для использования в текстильной промышленности, но в настоящее время широко используются для окрашивания белков в аналитической биохимии . Кумасси бриллиантовый синий G-250 отличается от Кумасси бриллиантового синего R-250 добавлением двух метильных групп . Название «Кумасси» является зарегистрированной торговой маркой Imperial Chemical Industries .

Имя и открытие

Название Coomassie было принято в конце 19 века в качестве торговой марки производителем красок Levinstein Ltd из Блэкли , занимающимся маркетингом ряда кислотных красителей для шерсти . [2] В 1896 году во время Четвертой англо-ашантийской войны британские войска оккупировали город Кумасси (современный Кумаси в Гане ). В 1918 году компания Levinstein Ltd стала частью компании British Dyestuffs, которая в 1926 году стала частью Imperial Chemical Industries. [3] Хотя ICI по-прежнему владеет торговой маркой Coomassie, компания больше не производит красители.

Синие дисульфированные трифенилметановые красители были впервые произведены в 1913 году Максом Вейлером, который базировался в Эльберфельде , Германия. [4] Впоследствии на органический синтез были получены различные патенты. [5] [6] [7]

В статьях, опубликованных в биохимических журналах, эти красители часто называют просто «Кумасси», не уточняя, какой краситель использовался. Фактически, в «Индексе цвета» перечислено более 40 красителей, в названии которых есть «Кумасси». Существуют также другие «синие» красители Кумасси. Например, в индексе Merck (10-е издание) указан Coomassie Blue RL (Acid Blue 92, CI 13390), который имеет совершенно другую структуру.

Цвет красителя

Суффикс «R» в названии кумасси бриллиантового синего R-250 является аббревиатурой слова «красный», поскольку синий цвет красителя имеет легкий красноватый оттенок. Для варианта «G» синий цвет имеет более зеленоватый оттенок. Цифра «250» первоначально обозначала чистоту красителя.

Цвет двух красителей зависит от кислотности раствора. Подробно изучена форма «G» красителя. [8] При pH менее 0 краситель имеет красный цвет с максимумом поглощения при длине волны 465 нм. При pH около 1 краситель имеет зеленый цвет с максимумом поглощения при 620 нм, а при pH выше 2 краситель становится ярко-синим с максимумом при 595 нм. При pH 7 краситель имеет коэффициент экстинкции 43 000 М -1  см -1 . [8]

Различные цвета являются результатом разных заряженных состояний молекулы красителя. В красной форме все три атома азота несут положительный заряд. Две группы сульфоновой кислоты имеют чрезвычайно низкое значение p K a и обычно имеют отрицательный заряд, поэтому при pH около нуля краситель будет катионом с общим зарядом +1. Зеленый цвет соответствует форме красителя без общего заряда. В нейтральных средах (рН 7) только атом азота дифениламинового фрагмента несет положительный заряд, а молекула синего красителя представляет собой анион с общим зарядом -1. Значения pKa для потерь двух протонов составляют 1,15 и 1,82 соответственно . Конечный протон теряется в щелочных условиях, и краситель становится розовым (рК 12,4 ) . [8]

Краситель взаимодействует электростатически, но нековалентно с амино- и карбоксильными группами белков. Молекулы красителя связываются с белками, в том числе белками шерсти ( кератином ), образуя комплекс белок-краситель. Образование комплекса стабилизирует отрицательно заряженную анионную форму красителя, создавая синий цвет даже в кислых условиях, когда большинство молекул в растворе находятся в катионной форме. [8] На этом основан метод Брэдфорда , который количественно определяет белок по связыванию красителя Кумасси бриллиантового синего. Связывание красителя с белком вызывает сдвиг максимума поглощения красителя с 465 до 595 нм. Увеличение поглощения при 595 нм контролируют для определения концентрации белка. [9]

Краситель также образует комплекс с анионным детергентом додецилсульфатом натрия (SDS). [10] Образование этого комплекса стабилизирует нейтральную зеленую форму красителя. Этот эффект может помешать оценке концентрации белка с помощью анализа Брэдфорда. Также вероятно, что анионный детергент конкурирует с красителем за связывание с белком.

Приложения в биохимии

Кумасси бриллиантовый синий R-250 был впервые использован для визуализации белков в 1963 году Фазекасом де Сен-Гротом и его коллегами. Образцы белка разделяли электрофоретически на листе ацетата целлюлозы . Затем лист пропитывали сульфосалициловой кислотой для фиксации полос белка и переносили в раствор красителя. [11]

Два года спустя, в 1965 году, Мейер и Ламберт использовали бриллиантовый синий кумасси R-250 для окрашивания образцов белка после электрофоретического разделения в полиакриламидном геле . Они пропитали гель раствором красителя, содержащим метанол , уксусную кислоту и воду. Поскольку краситель окрашивал полиакриламидный гель так же, как и белок, для визуализации белковых полос необходимо было обесцветить гель, что они и сделали электрофоретически. [12] В последующих публикациях сообщалось, что полиакриламидные гели можно успешно очистить с помощью раствора уксусной кислоты.

Первое сообщение об использовании G-формы красителя для визуализации белковых полос в полиакриламидных гелях появилось в 1967 году, когда краситель растворяли в растворе уксусной кислоты, содержащем метанол. [13] Впоследствии было обнаружено, что полосы белка можно окрашивать без окрашивания полиакриламида, используя коллоид G-формы красителя в растворе трихлоруксусной кислоты , не содержащем метанола. Благодаря этой процедуре больше не было необходимости обесцвечивать гель. [14] В современных составах обычно используется коллоид G-формы красителя в растворе, содержащем фосфорную кислоту, этанол (или метанол) и сульфат аммония (или сульфат алюминия ). [15] [16] [17] [18]

В анализе Брэдфорда используются спектральные свойства кумасси бриллиантового голубого G-250 для оценки количества белка в растворе. [19] Образец белка добавляют к раствору красителя в фосфорной кислоте и этаноле. В кислой среде краситель обычно имеет коричневатый цвет, но при связывании с белком образуется синяя форма красителя. Оптическое поглощение раствора измеряют при длине волны 595 нм. Краситель отличается высоким уровнем чувствительности: можно обнаружить 5 мкг белка [ нужны уточнения ] . Однако к недостаткам метода относится вариабельность развития окраски разных белков: изменение оптической плотности на единицу массы белков зависит от типа белка. [20]

При связывании с белком отрицательно заряженная молекула красителя Кумасси бриллиантовый синий G-250 придает белку общий отрицательный заряд. Это свойство можно использовать для разделения белков или белковых комплексов с использованием электрофореза в полиакриламидном геле в неденатурирующих условиях по методу, называемому blue Native PAGE . [21] [22] Подвижность комплекса в полиакриламидном геле будет зависеть как от размера белкового комплекса (т.е. молекулярной массы), так и от количества красителя, связанного с белком.

Окрашивание Кумасси синим также можно использовать в качестве метода окрашивания для контроля нагрузки в вестерн-блот-анализе. [23] Его применяют в качестве анионного красителя на пре-антитела.

Медицинское использование

В 2009 году бриллиантовый синий G использовался в научных экспериментах по лечению травм позвоночника у лабораторных крыс. [24] Он действует путем уменьшения естественной реакции организма на отек, что может привести к гибели нейронов в этой области от метаболического стресса. Тестирование на крысах оказалось эффективным. По сравнению с крысами, которые не получали краситель, крысы, обработанные красителем, показали лучшие результаты в тестах на движение. [25] Неизвестно, можно ли эффективно использовать это лечение у людей. В экспериментах на животных краситель вводился в течение 15 минут после травмы, но чтобы быть эффективным в реальных условиях, когда пациенту может потребоваться время, чтобы добраться до отделения неотложной помощи, лечение должно быть эффективным даже при введении в течение двух часов. после травмы. Единственным зарегистрированным побочным эффектом было то, что крысы временно посинели. [24] [26] [27]

Под торговыми названиями ILM Blue и Brilliant Peel бриллиантовый синий G используется в качестве красителя для помощи хирургам при операциях на сетчатке. [28] В декабре 2019 года бриллиантовый синий G (под торговым названием TissueBlue, DORC International, Нидерланды) был одобрен для использования на людях в США. [29] [30] [31]

Tissueblue был одобрен для медицинского использования в Канаде в январе 2021 года. [32] [33]

Применение в судебной медицине

Способность красителя Кумасси воздействовать на аминокислоты с ароматическими группами ( фенилаланин , тирозин , триптофан ) и основными боковыми цепями ( лизин , аргинин и гистидин ) позволяет использовать анализ Брэдфорда для анализа отпечатков пальцев. Анализ был успешно использован для определения биологического пола отпечатка пальца. Было показано, что женские образцы имеют более высокое поглощение, чем мужские образцы, при тестировании на аналогичных длинах волн. Это обеспечивает более простой метод анализа отпечатков пальцев за счет уменьшения количества анализируемых аминокислот с 23 до 6 и практически не требует подготовки анализа, в отличие от химического анализа с нингидрином , который требует подготовки анализа, такой как нагревание и каскад ферментов. [34]

Рекомендации

  1. ^ «Основные продукты для здоровья в 2021 году: приложения к продуктам, одобренным в 2021 году» . Здоровье Канады . 3 августа 2022 г. Проверено 25 марта 2024 г.
  2. ^ Фокс, MR (1987). Производители красителей Великобритании 1856-1976: история химиков, компаний, продуктов и изменений . Манчестер: Imperial Chemical Industries. п. 38.
  3. ^ Фокс, MR (1987). Производители красителей Великобритании 1856-1976: история химиков, компаний, продуктов и изменений . Манчестер: Imperial Chemical Industries. п. 259.
  4. ^ Индекс цвета (PDF) . Том. 4 (3-е изд.). Брэдфорд: Общество красильщиков и колористов. 1971. стр. 4397–4398. Архивировано из оригинала (PDF) 19 июля 2011 г. Проверено 20 июля 2010 г.
  5. ^ Патент Франции 474260, «Процесс производства красителей серии триарилметан», выдан 16 февраля 1915 г., передан компании Bayer. 
  6. ^ Патент США 1218232, Вейлер, Макс, «Синий трифенилметановый краситель», выдан 6 марта 1917 г. 
  7. ^ Патент Великобритании 275609, «Производство триарилметановых красителей», выдан 3 ноября 1927 г., передан IG Farbenindustrie. 
  8. ^ abcd Чиал, HJ; Томпсон, HB; Сплиттгербер, АГ (1993). «Спектральное исследование зарядовых форм Coomassie Blue G». Аналитическая биохимия . 209 (2): 258–266. дои : 10.1006/abio.1993.1117. ПМИД  7682385.
  9. ^ Брэдфорд, Мэрион М. (1976). «Быстрый и чувствительный метод количественного определения микрограммов белка, использующий принцип связывания белка с красителем» (PDF) . Аналитическая биохимия . 72 (1–2): 248–254. дои : 10.1016/0003-2697(76)90527-3. PMID  942051. S2CID  4359292.
  10. ^ Комптон, SJ; Джонс, CG (1985). «Механизм реакции красителя и вмешательство в анализ белка Брэдфорда». Аналитическая биохимия . 151 (2): 369–374. дои : 10.1016/0003-2697(85)90190-3. ПМИД  4096375.
  11. ^ Фазекас де Сен-Грот, С.; Вебстер, Р.Г.; Дайнер, А. (1963). «Две новые процедуры окрашивания для количественной оценки белков на электрофоретических полосках». Биохимика и биофизика Acta . 71 : 377–391. дои : 10.1016/0006-3002(63)91092-8. ПМИД  18421828.
  12. ^ Мейер, ТС; Ламберт, Б.Л. (1965). «Использование кумасси бриллиантового синего R250 для электрофореза микрограммовых количеств белков околоушной слюны на полосках акриламидного геля». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Общие предметы . 107 (1): 144–145. дои : 10.1016/0304-4165(65)90403-4. ПМИД  4159310.
  13. ^ Альтшуль, AM; Эванс, WJ (1967). «Зональный электрофорез в полиакриламидном геле». Структура фермента . Методы энзимологии. Том. 11. С. 179–186. дои : 10.1016/S0076-6879(67)11019-7. ISBN 9780121818609.. Страница 184 из личного сообщения В.Я. Сафонова.
  14. ^ Дизель, В.; Коппершлагер, Г.; Хофманн, Э. (1972). «Усовершенствованная процедура окрашивания белков в полиакриламидных гелях новым типом кумасси бриллиантового синего». Аналитическая биохимия . 48 (2): 617–620. дои : 10.1016/0003-2697(72)90117-0. ПМИД  4115985.
  15. ^ Нойхофф, В.; Штамм, Р.; Эйбл, Х. (1985). «Четкий фон и высокочувствительное окрашивание белков красителями Кумасси синим в полиакриламидных гелях: систематический анализ». Электрофорез . 6 (9): 427–448. дои : 10.1002/elps.1150060905. S2CID  94797941.
  16. ^ Кандиано, Г.; Бруски, М.; Мусанте, Л.; Сантуччи, Л.; Гиггери, генеральный менеджер; Карнемолла, Б.; Ореккья, П.; Зарди, Л.; Ригетти, PG (2004). «Голубое серебро: очень чувствительное коллоидное окрашивание Кумасси G-250 для анализа протеома». Электрофорез . 25 (9): 1327–1333. дои : 10.1002/elps.200305844. PMID  15174055. S2CID  25960150.
  17. ^ Стейнберг, TH (2009). «Глава 31. Методы окрашивания белкового геля». Руководство по очистке белков, 2-е издание . Методы энзимологии. Том. 463. стр. 541–563. дои : 10.1016/S0076-6879(09)63031-7. ISBN 9780123745361. ПМИД  19892191.
  18. ^ Пинк, М.; Верма, Н.; Реттенмайер, AW; Шмитц-Спанке, С. (2010). «Протокол окрашивания CBB с более высокой чувствительностью и масс-спектрометрической совместимостью». Электрофорез . 31 (4): 593–598. дои : 10.1002/elps.200900481. PMID  20162584. S2CID  39038371.
  19. ^ Брэдфорд, ММ (1976). «Быстрый и чувствительный метод количественного определения микрограммового количества белка, использующий принцип связывания белка с красителем». Аналитическая биохимия . 72 (1–2): 248–254. дои : 10.1016/0003-2697(76)90527-3. PMID  942051. S2CID  4359292.
  20. ^ Конгдон, Роберт В.; Мут, Грегори В.; Сплиттгербер, Аллан Г. (сентябрь 1993 г.). «Связующее взаимодействие кумасси синего с белками». Аналитическая биохимия . 213 (2): 407–413. дои : 10.1006/abio.1993.1439. ПМИД  7694523.
  21. ^ Шеггер, Х.; Ягов, Г. (1991). «Синий нативный электрофорез для выделения мембранных белковых комплексов в ферментативно активной форме». Аналитическая биохимия . 199 (2): 223–231. дои : 10.1016/0003-2697(91)90094-А. ПМИД  1812789.
  22. ^ Виттиг, И.; Браун, HP; Шеггер, Х. (2006). «Голубая родная СТРАНИЦА». Протоколы природы . 1 (1): 418–428. дои : 10.1038/nprot.2006.62. PMID  17406264. S2CID  19715017.
  23. ^ Велиндер, Шарлотта; Экблад, Ларс (2011). «Окрашивание Кумасси как контроль нагрузки в вестерн-блот-анализе». Журнал исследований протеома . 10 (3): 1416–1419. дои : 10.1021/pr1011476. ПМИД  21186791.
  24. ^ Аб Пэн, В.; Котрина, МЛ; Хан, X.; Ю, Х.; Бекар, Л.; Блюм, Л.; Такано, Т.; Тиан, ГФ; и другие. (2009). «Системное введение антагониста АТФ-чувствительного рецептора P2X7 улучшает восстановление после травмы спинного мозга». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (30): 12489–12493. дои : 10.1073/pnas.0902531106 . ПМК 2718350 . ПМИД  19666625. 
  25. ↑ Эренберг, Рэйчел (23 сентября 2013 г.). «Блестящий синий для позвоночника». Новости науки . Общество науки и общественности . Проверено 9 декабря 2017 г.
  26. ^ «Синие M&Ms 'лечат травмы позвоночника'» . Телеграф . 28 июля 2009 г. Проверено 19 января 2010 г.
  27. ^ «Синий пищевой краситель лечит травму позвоночника у крыс». Wired.com . 27 июля 2009 г. Проверено 19 января 2010 г.
  28. ^ Меннель, С.; Мейер, CH; Шмидт, Дж. К.; Кемпф, С.; Туманн, Г. (2008). Патент на тритиловые красители синий V и бриллиантовый синий G - клиническая значимость и анализ in vitro функции наружного гемато-ретинального барьера . Развитие офтальмологии. Том. 42. С. 101–114. дои : 10.1159/000138988. ISBN 978-3-8055-8551-4. ПМИД  18535384.
  29. ^ «Снимки испытаний лекарств: TissueBlue» . Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) . 20 декабря 2019 года . Проверено 17 марта 2020 г.
  30. ^ «TissueBlue - инъекция бриллиантового синего цвета, раствор» . ДейлиМед . 29 декабря 2019 года . Проверено 17 марта 2020 г.
  31. ^ «Пакет одобрения лекарств: TissueBlue» . Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) . 10 января 2020 г. Проверено 17 марта 2020 г.
  32. ^ «Краткая основа решения (SBD) для Tissueblue» . Здоровье Канады . 23 октября 2014 года . Проверено 29 мая 2022 г.
  33. ^ «Основные продукты для здоровья в 2021 году: приложения к продуктам, одобренным в 2021 году» . Здоровье Канады . 3 августа 2022 г. Проверено 25 марта 2024 г.
  34. ^ Брунель, Эрика; Ле, Ань Минь; Хюинь, Кристал; Вингфилд, Келли; Галамкова, Ленка; Агудело, Джулиана; Халамек, Ян (4 апреля 2017 г.). «Краситель Coomassie Brilliant Blue G-250: применение для судебно-медицинской экспертизы отпечатков пальцев». Аналитическая химия . 89 (7): 4314–4319. doi : 10.1021/acs.analchem.7b00510. ISSN  0003-2700. ПМИД  28293949.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки