Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Тиофлавины — это флуоресцентные красители, доступные как минимум в виде двух соединений, а именно тиофлавина T и тиофлавина S. Оба используются для гистологического окрашивания и биофизических исследований агрегации белков. В частности, эти красители применяются с 1989 года для изучения образования амилоидов. Они также используются в биофизических исследованиях электрофизиологии бактерий. Тиофлавины обладают коррозионным, раздражающим и острым токсическим действием, вызывая серьезные повреждения глаз. Тиофлавин T использовался в исследованиях болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний.
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, или ThT) – соль бензотиазола, полученная метолированием дегидротиотолуидина метанолом в присутствии соляной кислоты. Краситель широко используется для визуализации и количественной оценки присутствия неправильно свернутых белковых агрегатов, называемых амилоидом, как in vitro, так и in vivo (например, бляшек, состоящих из бета-амилоида, обнаруженных в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера). Дополнительные исследования также рассматривают изменения флуоресценции в результате взаимодействия с двуспиральной ДНК. Это изменение флуоресцентного поведения может быть вызвано многими факторами, влияющими на распределение заряда в возбужденном состоянии тиофлавина Т, включая связывание с жестким, высоко упорядоченным нанокарманом и специфические химические взаимодействия между тиофлавином Т и нанокарманом. До связывания с амилоидной фибриллой тиофлавин Т слабо излучает около 427 нм. Предполагается, что эффект гашения близлежащего пика возбуждения при 450 нм играет роль в минимизации эмиссии. При возбуждении при 450 нм тиофлавин Т производит сильный флуоресцентный сигнал при приблизительно 482 нм при связывании с амилоидами. Молекула тиофлавина Т состоит из бензиламина и бензотиазольного 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, генерируемого фотонным возбуждением. Однако, когда тиофлавин Т связывается с амилоидными фибриллами, плоскости вращения этих двух колец фиксируются, и, следовательно, эта молекула может поддерживать свое возбужденное состояние. Подвергается спектроскопическим изменениям при связывании с мономерными предшественниками, малыми олигомерами, неагрегированным материалом с высоким содержанием бета-листов или даже белками, богатыми альфа-спиралями. В то же время, некоторые амилоидные волокна не влияют на флуоресценцию тиофлавина Т, что повышает вероятность ложноотрицательных результатов. Широкое изображение|Тиофлавин Т, связанный с амилоидоподобным олигомером.png|720px|alt=Рентгеноструктурный анализ тиофлавина Т, связанного с амилоидоподобным олигомером β2-микроглобулина|Структура тиофлавина Т, связанного с амилоидоподобным олигомером β2-микроглобулина (серым цветом), в комплексе, демонстрирующем усиленную и сдвинутую в красную область флуоресценцию. Многие факторы, смещающие заряд возбужденного состояния от диметиламинобензильной части тиофлавина Т (синим цветом) к бензотиазольной части (красным цветом), включая связывание с жесткими, высоко упорядоченными амилоидными агрегатами, могут производить этот "положительный" сигнал тиофлавина Т.
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 — это однородная смесь соединений, образующаяся при метилировании дегидротиотиолуидина сульфоновой кислотой. Он также используется для окрашивания амилоидных бляшек. Подобно тиофлавину Т, он связывается с амилоидными фибриллами, но не с мономерами, и вызывает выраженное увеличение интенсивности флуоресцентного излучения. Однако, в отличие от тиофлавина Т, он не вызывает характерного сдвига в спектрах возбуждения или излучения. Эта особенность тиофлавина S приводит к высокой фоновой флуоресценции, что делает его непригодным для количественного измерения растворов фибрилл. Красителем, используемым для идентификации амилоидной структуры, также является красный Конго.
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.