ЙОЙО-1 - YOYO-1
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК {1,1 '- (4,4,8,8-тетраметил-4,8-диазаундекаметилен) бис [4 - [(3-метилбензо-1,3-оксазол-2-ил) метилиден] -1,4- дигидрохинолиний] тетраиодид} | |
| Другие имена ЙОЙО, ЙОЙО-1, ЙоЙо-1 | |
| Идентификаторы | |
3D модель (JSmol ) | |
| ЧЭБИ | |
| ChemSpider | |
PubChem CID | |
| UNII | |
| |
| |
| Характеристики | |
| C49ЧАС58я4N6О2 | |
| Молярная масса | 1270,642 г / моль |
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
| Ссылки на инфобоксы | |
ЙОЙО-1 зеленый флуоресцентный краситель используется в ДНК окрашивание.[1] Он принадлежит к семейству монометинов. цианин красителей и представляет собой тетракатионный гомодимер Оксазол желтый (сокращенно YO, отсюда и название YOYO), обычно доступный в виде тетраиодидной соли. В водном буфере свободный краситель YOYO-1 (абсорбция: λМаксимум 458 нм, излучение: λМаксимум 564 нм) имеет очень низкую флуоресценцию квантовый выход, однако интенсивность флуоресценции увеличивается в 3200 раз при связывании посредством бисинтеркаляции с двухцепочечной ДНК (поглощение: λМаксимум 489 нм, излучение: λМаксимум 509 нм).[2]
Синтез
YOYO-1 получают путем алкилирования N,N,N ’,N ’-тетраметил-1,3-пропандиамин с 2 эквивалентами N- (3-иодопропил) аналог Оксазол желтый,[2] который доступен в три этапа из 2-меркаптобензоксазола:[3]
Фотофизика
В молярный коэффициент затухания на пике поглощения YOYO-1 составляет почти 105 см−1M−1, среди высоких значений типичных органических красителей. Квантовый выход флуоресценции YOYO-1 в воде очень мал (<0,1%) и, следовательно, нефлуоресцентный. После связывания с ДНК его квантовый выход увеличивается в> 1000 раз и достигает 50% среди самых ярких флуоресцентных органических красителей.
При световом возбуждении для YOYO-1 в ДНК наблюдаются фотомигание и фотообесцвечивание. Последний также считается причиной фоторасщепления молекул ДНК хозяина за счет образования реактивных свободных радикалов.
В литературе были предложены два основных механизма, объясняющих, почему YOYO-1 не флуоресцирует в полярных растворителях, но флуоресцирует при интеркалировании в пары оснований ДНК. Первый - внутримолекулярный перенос заряда, второй - межмолекулярный перенос заряда. Оба все еще находятся в стадии активного изучения, какой из них доминирует.
Механизм внутримолекулярного переноса заряда был установлен примерно в 1980-х годах. При освещении водой возбужденный электрон в молекуле смещает свою вероятность поперек метиновой группы, что позволяет молекуле вращаться вместе с метиновой группой, a фотоизомеризация реакция. Это вращение безызлучательно ослабляет энергию, поэтому молекула не флуоресцирует. Однако, когда YOYO-1 внедряется в пары оснований ДНК, он застревает и не может вращаться. Таким образом, молекула остается флуоресцентной.
Механизм межмолекулярного переноса заряда был предложен в 2018 году.[4] YOYO-1 слабо связан с молекулами полярного растворителя. Когда он возбуждается светом, в молекуле создается электронно-дырочная пара. Дырка способна получить дополнительный электрон от растворителя, который создал отрицательно заряженный радикал YOYO-1 и положительно заряженный радикал в растворе. В большинстве случаев радикалы нейтрализуют друг друга очень быстро и безызлучательно. Это Перенос электронов по Декстеру процесс, который гасит флуоресценцию и создает вращение молекулы YOYO-1. Таким образом, вращение является продуктом гашения, а не причиной гашения, предложенного во внутримолекулярном механизме переноса заряда. Существует небольшая вероятность того, что радикалы отделяются друг от друга и диффундируют, что затем делает молекулу YOYO-1 восприимчивой к фотообесцвечиванию. Когда молекулы YOYO-1 интеркалируются в молекулу ДНК, гидрофобные пары оснований значительно снижают образование радикалов, потому что ДНК является плохим проводником электричества. Таким образом, гашение флуоресценции растворителем значительно снижается. Небольшое количество протекающих зарядов создает долгоживущие радикалы и разрезает основы ДНК, что приводит к фоторасщеплению ДНК. Этот механизм подтвержден данными фемтосекундной сверхбыстрой нестационарной спектроскопии поглощения.
Если механизм внутримолекулярного переноса заряда доминирует над флуоресцентным тушением YOYO-1 в воде, то можно добавить объемный лиганд, чтобы остановить или замедлить вращение, чтобы увеличить его квантовый выход в воде. Однако, если преобладает межмолекулярный перенос заряда, можно модифицировать молекулу, чтобы остановить перенос заряда между YOYO-1 и водой, либо путем пассивирования заряда, либо путем модификации лиганда для сдвига его окислительно-восстановительных потенциалов.
Приложения
Основное применение YOYO-1 - окрашивание ДНК. При нормальных условиях и уровне pH четыре положительных заряда каждой молекулы YOYO-1 позволяют очень легко связываться с молекулами ДНК, имеющими отрицательно заряженный остов. Затем краситель легко внедряется в ДНК одним или двумя концами в зависимости от температуры отжига и доступного помещения. Затем ДНК загорается под флуоресцентный микроскоп с очень маленьким фоном от несвязанного YOYO-1. Измерение может производиться на уровне совокупности или на уровне отдельной молекулы. Последний обеспечивает сверхвысокое разрешение с помощью микроскопия сверхвысокого разрешения.[5] Известно, что при высокой мощности освещения краситель генерирует свободные радикалы, которые затем фоторасщепляют нити ДНК.
Рекомендации
- ^ Беннинк, ML; Schärer, OD; Kanaar, R; Саката-Согава, К; и другие. (Июнь 1999 г.). «Манипуляции с одной молекулой двухцепочечной ДНК с помощью оптического пинцета: исследования взаимодействия ДНК с RecA и YOYO-1» (Представленная рукопись). Цитометрия Часть А. 36 (3): 200–208. Дои:10.1002 / (SICI) 1097-0320 (19990701) 36: 3 <200 :: AID-CYTO9> 3.0.CO; 2-T.
- ^ а б Рожь, HS; Юэ, S; Wemmer, DE; Кесада, Массачусетс; и другие. (1992). «Стабильные флуоресцентные комплексы двухцепочечной ДНК с бисинтеркалирующими асимметричными цианиновыми красителями: свойства и применение». Исследования нуклеиновых кислот. 20 (11): 2803–2812. Дои:10.1093 / nar / 20.11.2803. ЧВК 336925. PMID 1614866.
- ^ WO 2010141833, Ли Джозефсон; Элизабет Гаранджер и Скотт Хильдербранд и др., «Жизненно важные конъюгаты флуорохромов и методы их применения», опубликовано 9 декабря 2010 г., передано The General Hospital Corp.
- ^ Ван, L; Пайл-младший; Cimatu, KA; Чен, Дж. (1 декабря 2018 г.). «Сверхбыстрые переходные спектры поглощения фотовозбужденных молекул YOYO-1 требуют дополнительных исследований механизма тушения их флуоресценции». Журнал фотохимии и фотобиологии. A, химия. 367: 411–419. Дои:10.1016 / j.jphotochem.2018.09.012. ЧВК 6217845. PMID 30410276.
- ^ Пайл, Джозеф Р.; Чен, Цзисинь (2 ноября 2017 г.). «Фотообесцвечивание YOYO-1 при визуализации флуоресценции одиночной ДНК со сверхвысоким разрешением». Журнал нанотехнологий Beilstein. 8: 2296–2306. Дои:10.3762 / bjnano.8.229. ЧВК 5687005. PMID 29181286.