Тиофлавин T және амилоид агрегаттары: зерттеулер мен қасиеттері
Thioflavin
Тиофлавин T және S – гистологиялық бояулар, белок агрегациясын зерттеуге, бактерия электрофизиологиясына қолданылады. Альцгеймер ауруында зерттеулерде маңызды.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Тиофлавиндер – флуоресцентті бояғыштар, олар кем дегенде екі қосылыс түрінде қолжетімді, атап айтқанда Тиофлавин Т және Тиофлавин S. Екеуі де гистологиялық бояу және протеин агрегациясының биофизикалық зерттеулері үшін қолданылады. Атап айтқанда, бұл бояулар 1989 жылдан бері амилоид пайда болуын зерттеуге пайдаланылып келеді. Олар бактериялардың электрофизиологиясын биофизикалық зерттеулерде де қолданылады. Тиофлавиндер коррозиялық, тітіркендіретін және жедел уытты, көзге ауыр зақым келтіреді. Тиофлавин Т Альцгеймер ауруы және басқа да нейродегенеративті ауруларды зерттеуде пайдаланылған.
Thioflavins are fluorescent dyes that are available as at least two compounds, namely Thioflavin T and Thioflavin S. Both are used for histology staining and biophysical studies of protein aggregation. In particular, these dyes have been used since 1989 to investigate amyloid formation. They are also used in biophysical studies of the electrophysiology of bacteria. Thioflavins are corrosive, irritant, and acutely toxic, causing serious eye damage. Thioflavin T has been used in research into Alzheimer's disease and other neurodegenerative diseases.
Тиофлавин Т
Тиофлавин Т (Basic Yellow 1, Methylene yellow, CI 49005, ThT) – хлорлы қышқылдың қатысуымен метанолмен дегидротиотолуидинді метилирлеу арқылы алынатын бензотиазол тұзы. Бұл бояу in vitro және in vivo жағдайларда (мысалы, Альцгеймер ауруымен ауырған науқастардың миында кездесетін бета-амилоидтан тұратын плактар) амилоид деп аталатын бұзылып құрылған ақуыз агрегаттарын көру және олардың мөлшерін анықтау үшін кеңінен қолданылады. Қосымша зерттеулер екі тізбекті ДНК-мен өзара әрекеттесу нәтижесінде флуоресценцияның өзгеруін де қарастырады. Тиофлавин Т-ның қозған күйдегі заряд таралуына әсер ететін көптеген факторлар – мықты, жоғары реттелген наноқұрылымға байланысу және тиофлавин Т пен наноқұрылым арасындағы нақты химиялық өзара әрекеттесулер – флуоресценттік қасиеттердің өзгеруіне себеп болуы мүмкін. Амилоид фибрилласына байланысу алдында тиофлавин Т шамамен 427 нм толқын ұзындығында әлсіз жарық шығарады. 450 нм толқын ұзындығындағы жақын орналасқан қоздыру шыңының сөндіру әсері эмиссияны азайтуға ықпал етеді деп болжануда. 450 нм-де қоздырылғанда тиофлавин Т амилоидтарға байланысқанда шамамен 482 нм толқын ұзындығында күшті флуоресценциялық сигнал береді. Тиофлавин Т молекуласы көміртекті-көміртекті байланыс арқылы қосылған бензиламин және бензотиазол сақинасынан тұрады. Бұл екі сақина молекула ерітіндіде болып жатқанда еркін айналады. Бұл сақиналардың еркін айналуы фотонмен қоздыру арқылы туындаған қозған күйді сөндіруге әкеледі. Дегенмен, тиофлавин Т амилоид фибрилласына байланысқанда, екі сақинаның айналу жазықтықтары қозғалмайды, сондықтан бұл молекула қозған күйін сақтай алады. Тиофлавин Т прекурсор мономерлеріне, кішкентай олигомерлерге, жоғары бета-құрылымды агрегацияланбаған материалдарға, тіпті альфа-спиральды ақуыздарға байланысқанда спектроскопиялық өзгеріске ұшырайды. Керісінше, кейбір амилоид талшықтары тиофлавин Т флуоресценциясына әсер етпейді, бұл теріс нәтижелерге әкелуі мүмкін. Сурет: Тиофлавин Т амилоид тәрізді олигомерге байланысқан. β2 микроглобулинінің амилоид тәрізді олигомеріне (сұр түспен көрсетілген) байланысқан тиофлавин Т-нің рентгендік кристалдық құрылымы. Бұл кешен флуоресценцияны күшейтіп, қызыл түске қарай жылдырады. Тиофлавин Т-нің диметиламинбензил бөлігінен (көк түспен) бензотиазол бөлігіне (қызыл түспен) қозған күйдегі зарядты жылдыратын көптеген факторлар, соның ішінде мықты, жоғары реттелген амилоид агрегаттарына байланысу, осы «оң» тиофлавин Т сигналын тудырады.
Thioflavin T (Basic Yellow 1, Methylene yellow, CI 49005, or ThT) is a benzothiazole salt obtained by the methylation of dehydrothiotoluidine with methanol in the presence of hydrochloric acid. The dye is widely used to visualize and quantify the presence of misfolded protein aggregates called amyloid, both in vitro and in vivo (e. g., plaques composed of amyloid beta found in the brains of Alzheimer's disease patients). Additional studies also consider fluorescence changes as result of the interaction with double stranded DNA. This change in fluorescent behavior can be caused by many factors that affect the excited state charge distribution of thioflavin T, including binding to a rigid, highly ordered nanopocket, and specific chemical interactions between thioflavin T and the nanopocket. Prior to binding to an amyloid fibril, thioflavin T emits weakly around 427 nm. Quenching effects of the nearby excitation peak at 450 nm is suspected to play a role in minimizing emissions. When excited at 450 nm, thioflavin T produces a strong fluorescence signal at approximately 482 nm upon binding to amyloids. Thioflavin T molecule consists of a benzylamine and a benzothiazole ring connected through a carbon carbon bond. These two rings can rotate freely when the molecule is in solution. The free rotation of these rings results in quenching of any excited state generated by photon excitation. However, when thioflavin T binds to amyloid fibrils, the two rotational planes of the two rings become immobilized and therefore, this molecule can maintain its excited state. undergo a spectroscopic change upon binding to precursor monomers, small oligomers, unaggregated material with a high beta sheet content, or even alpha helix rich proteins. Conversely, some amyloid fibers do not affect thioflavin T fluorescence, raising the prospect of false negative results. wide image|Thioflavin T bound to amyloid like oligomer. png|720px|alt=X ray crystal structure of thioflavin T bound to an amyloid like oligomer of β2 microglobulin|Structure of thioflavin T bound to an amyloid like oligomer of β2 microglobulin (in gray), in a complex that displays enhanced and red shifted fluorescence. Many factors that shift the excited state charge from the dimethylaminobenzyl portion of thioflavin T (in blue) to the benzothiazole portion (in red), including binding to rigid, highly ordered amyloid aggregates, can produce this 'positive' thioflavin T signal.
Тиофлавин S
Тиофлавин S – дегидротиотолуидинді сульфон қышқылымен метилдеу нәтижесінде пайда болатын қосылыстардың біртекті қоспасы. Ол сондай-ақ амилоидтық плактарды бояу үшін қолданылады. Тиофлавин Т сияқты, ол амилоидты фибрилдерге, бірақ мономерлерге емес, байланысады және флуоресценциялық эмиссияны айқын арттырады. Дегенмен, тиофлавин Т-ден айырмашылығы, ол қоздыру немесе эмиссия спектрлерінде ерекше өзгерістер тудырмайды. Тиофлавин S-тің осы ерекшелігі жоғары фондық флуоресценцияға алып келеді, сондықтан оны фибрил ерітінділерін сандық өлшеуде қолдану мүмкін емес. Амилоидтық құрылымды анықтауға қолданылатын тағы бір бояу – Конго қызылы.
Thioflavin S is a homogenous mixture of compounds that results from the methylation of dehydrothiotoluidine with sulfonic acid. It is also used to stain amyloid plaques. Like thioflavin T it binds to amyloid fibrils but not monomers and gives a distinct increase in fluorescence emission. However unlike thioflavin T, it does not produce a characteristic shift in the excitation or emission spectra. This latter characteristic of thioflavin S results in high background fluorescence, making it unable to be used in quantitative measurements of fibril solutions. Another dye that is used to identify amyloid structure is Congo red.