Cianina
De Wikipedia, la enciclopedia libre
  (Redirigido desde el tinte de cianina )
Saltar a navegación Saltar a búsqueda

Las cianinas, también denominadas tetrametilindo (di) -carbocianinas [1] se definen como "tintes sintéticos con la fórmula general R2N [CH = CH] nCH = N + R2↔R2N + = CH [CH = CH] nNR2 (n es un un pequeño número) en el que el nitrógeno y parte de la cadena conjugada suelen formar parte de un sistema heterocíclico, como imidazol, piridina, pirrol, quinolina y tiazol ". [2] Las cianinas se utilizan en la industria de la biotecnología (etiquetado, análisis, imágenes biomédicas).

Estructura

Las cianinas:
I = estreptocianinas,
II = hemicianinas,
III = cianinas cerradas

Las cianinas se han clasificado de muchas formas: [3]

  • Estreptocianinas o cianinas de cadena abierta :
R 2 N + = CH [CH = CH] n -NR 2 (I)
  • Hemicianinas :
Arilo = N + = CH [CH = CH] n -NR 2 (II)
  • Cianinas de cadena cerrada :
Arilo = N + = CH [CH = CH] n -N = Arilo (III)

Además, se reconocen estas clases: [4]

  • Neutrocianinas :
R 2 N + = CH [CH = CH] n -CN y R 2 N + = CH [CH = CH] n -CHO
  • Apocianinas

donde dos nitrógenos cuaternarios están unidos por una cadena de polimetina . [5] Ambos nitrógenos pueden ser cada uno independientemente parte de un resto heteroaromático , como pirrol , imidazol , tiazol , piridina , quinolina , indol , benzotiazol , etc.

Historia y uso en la industria

Las cianinas se sintetizaron por primera vez hace más de un siglo. Originalmente se usaron, y todavía lo son, para aumentar el rango de sensibilidad de las emulsiones fotográficas , es decir, para aumentar el rango de longitudes de onda que formarán una imagen en la película, haciendo que la película sea pancromática . [4] Las cianinas también se utilizan en soportes CD-R y DVD-R . Los que se utilizan son en su mayoría de color verde o azul claro, y son químicamente inestables. Por esa razón, los discos de cianina no estabilizados no son adecuados para su uso en CD y DVD de archivo. Los discos de cianina recientes contienen estabilizadores que ralentizan significativamente el deterioro. Estos discos a menudo se clasifican con una vida útil de archivo de 75 años o más. Los otros tintes utilizados en los CD-R sonftalocianina y azo .

Uso en biotecnología

Para aplicaciones en biotecnología, se sintetizan colorantes especiales de cianina a partir de estructuras de 2, 3, 5 o 7-metino con grupos reactivos en uno o ambos extremos del nitrógeno para que puedan unirse químicamente a ácidos nucleicos o moléculas de proteínas . El etiquetado se realiza con fines de visualización y cuantificación. Las aplicaciones biológicas incluyen hibridación genómica comparativa y chips de genes , que se utilizan en transcriptómica , y varios estudios en proteómica como localización de ARN, [6] estudios de interacción molecular mediante transferencia de energía por resonancia de fluorescencia ( FRET ) e inmunoensayos fluorescentes .

Los colorantes de cianina están disponibles con diferentes modificaciones tales como sustituyentes metilo, etilo o butilo, grupos carboxilo, acetilmetoxi y sulfo que alteran su hidrofilicidad. [7]

InvestigacionEx (nm)Em (nm)MWRendimiento cuántico
Cy2489506714QY 0,12
Cy3(512); 550570; (615)767QY 0,15 [8] *
Cy3B558572; (620)658QY 0.67
Cy3.5581594; (640)1102QY 0,15
Cy5(625); 650670792QY 0,27 [8]
Cy5.56756941128QY 0,28 [9]
Cy7743767818QY 0,28

Ex (nm): Longitud de onda de excitación en nanómetros
Em (nm): Longitud de onda de emisión en nanómetros
MW: Peso molecular
QY: Rendimiento cuántico

* Depende en gran medida de la viscosidad, la temperatura y las interacciones biomoleculares. [10]

Colorantes de cianina comunes y sus usos.

Debido a que producen una fluorescencia más brillante y estable, las cianinas pueden reemplazar ventajosamente a los tintes convencionales como la fluoresceína y las rodaminas .

  • Cy3 y Cy5 son los más populares y se utilizan normalmente combinados para la detección de 2 colores.

Cy3 emite fluorescencia de color amarillo verdoso (~ 550 nm de excitación, ~ 570 nm de emisión), mientras que Cy5 es fluorescente en la región del rojo lejano (~ 650 de excitación, 670 nm de emisión). [11] Cy3 puede ser detectado por varios fluorómetros, generadores de imágenes y microscopios con filtros estándar para tetrametilrodamina (TRITC). Debido a su alto coeficiente de extinción molar , este colorante también se detecta fácilmente a simple vista en geles de electroforesis y en solución. Cy5 se convirtió en un reemplazo popular para los tintes fluorescentes rojo lejano debido a su alto coeficiente de extinción (se puede detectar tan solo 1 nanomol en la electroforesis en gel a simple vista) y su máxima emisión de fluoróforo en la región roja, donde muchos detectores CCD tienen la máxima sensibilidad y los objetos biológicos dan poca interferencia de fondo.

Los escáneres utilizan en realidad diversas longitudes de onda de emisión de láser (normalmente 532 nm y 635 nm ) y longitudes de onda de filtro (550-600 nm y 655-695 nm ) para evitar la contaminación de fondo. Por lo tanto, pueden distinguir fácilmente los colores de Cy3 y Cy5, y también pueden cuantificar la cantidad de etiquetado Cy3 y Cy5 en una muestra (detección multiparamétrica).

  • Otros tintes de cianina son útiles:

Cy3.5 puede reemplazar sulfoRhodamine 101.

Cy5.5 es un tinte que emite fluorescencia en el infrarrojo cercano (IR) (máximo de excitación / emisión 678/694 nm).

Cy7 es un flúor de infrarrojo cercano que es invisible a simple vista (excitación / emisión máxima 750/776 nm). Se utiliza en aplicaciones de imágenes in vivo , así como en el tinte Cy7.5.

Sulfo colorantes -Cyanine llevar uno o dos grupos sulfo, lo que hace soluble en agua el Cy tinte, pero tri- y formas quadri-sulfonados están disponibles para incluso mayor solubilidad en agua. [7] La pegilación es otra modificación que confiere hidrofilicidad, no solo al tinte sino también al conjugado marcado.

Nomenclatura y estructura

La nomenclatura Cy3 y Cy5 fue propuesta por primera vez por Ernst, et al. [5] en 1989, y no es estándar ya que no da indicios de sus estructuras químicas. En el artículo original, el número designaba el recuento de metinos (como se muestra) y las cadenas laterales no estaban especificadas. Debido a esta ambigüedad, varias estructuras se denominan Cy3 y Cy5 en la literatura. Los grupos R no tienen por qué ser idénticos. En los colorantes, tal como se usan, son cadenas alifáticas cortas , una o ambas de las cuales termina en un resto altamente reactivo tal como N-hidroxisuccinimida o maleimida .

Alternativas

Se desarrollaron muchos análogos de los tintes estándar Cy 2/3 / 3.5 / 5 / 5.5 / 7 / 7.5, utilizando diversas modificaciones: tintes Alexa Fluor , Dylight , tintes FluoProbes , tintes Sulfo Cy, [12] tintes Seta, [13] tintes IRIS de Cyanine Technologies [14] y otros pueden usarse indistintamente con tintes Cy en la mayoría de las aplicaciones bioquímicas, con mejoras reivindicadas en solubilidad, fluorescencia o fotoestabilidad. [15] [16]

Si bien la protección de la patente para la serie de tintes Cy estándar ha caducado, el nombre Cy de marca registrada permanece en su lugar. En consecuencia, ahora se venden tintes que son idénticos a los tintes Cy, pero con nombres diferentes.

Aplicaciones

Una cianobacteria teñida de verde con tinte de cianina

Los tintes de cianina se utilizan para etiquetar proteínas, anticuerpos, péptidos, sondas de ácidos nucleicos y cualquier tipo de biomoléculas para su uso en una variedad de técnicas de detección de fluorescencia: citometría de flujo , microscopía (principalmente rango visible, pero también UV , IR ), microplaca ensayos, microarrays , así como "sondas iluminadas" e imágenes in vivo. [17]

Etiquetado de ácidos nucleicos

En los experimentos de micromatrices, el ADN o ARN se marca con Cy3 o Cy5 que se ha sintetizado para llevar un grupo reactivo de éster de N-hidroxisuccinimidilo (éster de NHS ). Dado que los ésteres de NHS reaccionan fácilmente solo con grupos amina alifáticos , de los que carecen los ácidos nucleicos, los nucleótidos deben modificarse con grupos aminoalilo . Esto se hace mediante la incorporación de nucleótidos modificados con aminoalilo durante las reacciones de síntesis. Una buena proporción es una etiqueta cada 60 bases de modo que las etiquetas no estén demasiado cerca unas de otras, lo que daría lugar a efectos de extinción .

Etiquetado de proteínas

Para el etiquetado de proteínas, los colorantes Cy3 y Cy5 a veces llevan un grupo succinimidilo para reaccionar con aminas, o un grupo maleimida para reaccionar con un grupo sulfhidrilo de residuos de cisteína .

Cy5 es sensible a su entorno electrónico. Los cambios en la conformación de la proteína a la que está unida producirán una mejora o una extinción de la emisión. La velocidad de este cambio se puede medir para determinar los parámetros cinéticos de la enzima. Los tintes se pueden usar para propósitos similares en experimentos FRET .

Cy3 y Cy5 se utilizan en experimentos de proteómica para que las muestras de dos fuentes se puedan mezclar y ejecutar juntas a través del proceso de separación. [18] [19] Esto elimina las variaciones debidas a las diferentes condiciones experimentales que son inevitables si las muestras se procesan por separado. Estas variaciones hacen que sea extremadamente difícil, si no imposible, el uso de computadoras para automatizar la adquisición de datos después de que se complete la separación. El uso de estos tintes hace que la automatización sea trivial.

Etimología

La palabra cianina proviene de la palabra inglesa "cyan", que convencionalmente significa un tono de azul verdoso (cercano a "aqua") y se deriva del griego κυάνεος / κυανοῦς kyaneos / kyanous, que significa un color algo diferente: "azul oscuro ".

Referencias

  1. ^ Kvach, Maksim V .; Ustinov, Alexey V .; Stepanova, Irina A .; Malakhov, Andrei D .; Skorobogatyi, Mikhail V .; Shmanai, Vadim V .; Korshun, Vladimir A. (2008). "Una síntesis conveniente de colorantes de cianina: reactivos para el etiquetado de biomoléculas" . Revista europea de química orgánica . 2008 (12): 2107–2117. doi : 10.1002 / ejoc.200701190 . ISSN  1099-0690 .
  2. ^ "Tintes de cianina" .
  3. ^ Kim, Eunha; Park, Seung Bum (2010). "Descubrimiento de nuevos tintes sintéticos: ¿Síntesis dirigida o enfoque combinatorio?" . En Demchenko, Alexander P. (ed.). Reporteros avanzados de fluorescencia en química y biología I: Fundamentos y diseño molecular Volumen 8 de la serie Springer sobre fluorescencia . Berlín: Springer. pag. 172. ISBN 9783642047022.
  4. ↑ a b Berneth, Horst (2008). "Tintes y pigmentos de metino". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002 / 14356007.a16_487.pub2 .
  5. ↑ a b Ernst LA, Gupta RK, Mujumdar RB, Wagoner AS (enero de 1989). "Reactivos de etiquetado de tinte de cianina para grupos sulfhidrilo". Citometría . 10 (1): 3–10. doi : 10.1002 / cyto.990100103 . PMID 2917472 . 
  6. ^ Blower MD, Feric E, Weis K, Heald R (diciembre de 2007). "El análisis de todo el genoma demuestra la localización conservada de los ARN mensajeros en microtúbulos mitóticos" . The Journal of Cell Biology . 179 (7): 1365–73. doi : 10.1083 / jcb.200705163 . PMC 2373496 . PMID 18166649 .  
  7. ^ a b Colorantes de cianina
  8. ↑ a b Mujumdar B, Ernst A, Mujumdar SR, Lewis CJ, Wagoner AS (marzo de 1993). "Reactivos de etiquetado de tinte de cianina: ésteres succinimidílicos de sulfoindocianina". Química del bioconjugado . 4 (2): 105-111. doi : 10.1021 / bc00020a001 . PMID 7873641 . 
  9. ^ Umezawa K, Matsui A, Nakamura Y, Citterio D, Suzuki K (2009). "Tintes fluorescentes brillantes, sintonizables en color en la región Vis / NIR: establecimiento de nuevos fluoróforos multicolores" hechos a medida "basados ​​en borondipirrometeno". Química . 15 (5): 1096–106. doi : 10.1002 / quím.200801906 . PMID 19117043 . 
  10. ↑ Levitus, Marcia; Ranjit, Suman (2011). "Tintes de cianina en la investigación biofísica: la fotofísica de los tintes fluorescentes de polimetina en entornos biomoleculares" . Reseñas trimestrales de biofísica . 44 (1): 123-151. doi : 10.1017 / S0033583510000247 . ISSN 1469-8994 . PMID 21108866 .  
  11. ^ Jackson ImmunoResearch. "Tintes de cianina (Cy2, Cy3 y Cy5)" . Consultado el 31 de octubre de 2008 .
  12. ^ "Cyandye, LLC" . Archivado desde el original el 3 de octubre de 2018 . Consultado el 1 de noviembre de 2013 .
  13. ^ SETA BioMedicals
  14. ^ "Copia archivada" . Archivado desde el original el 26 de enero de 2015 . Consultado el 26 de enero de 2015 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
  15. ^ Comparación de FluoProbes488 con FITC, Cyanine2
  16. ^ Comparación de FluoProbes547H en microscopía confocal
  17. ^ Armitage, Bruce A. (27 de enero de 2005). "Interacciones de ADN-tinte de cianina: intercalación, unión de surco y agregación". Aglutinantes de ADN y temas relacionados . Temas de Química Actual . 253 . págs. 55–76. doi : 10.1007 / b100442 . ISBN 978-3-540-22835-6.
  18. ^ Unlü M, Morgan ME, Minden JS (octubre de 1997). "Electroforesis en gel de diferencia: un método de gel único para detectar cambios en extractos de proteínas". Electroforesis . 18 (11): 2071–7. doi : 10.1002 / elps.1150181133 . PMID 9420172 . S2CID 604007 .  
  19. ^ Osterman IA, Ustinov AV, Evdokimov DV, Korshun VA, Sergiev PV, Serebryakova MV, Demina IA, Galyamina MA, Govorun VM, Dontsova OA (enero de 2013). "Un estudio de proteoma incipiente que combina la química del clic con 2DE" (PDF) . Proteómica . 13 (1): 17-21. doi : 10.1002 / pmic.201200393 . PMID 23161590 . Archivado desde el original (PDF) el 30 de junio de 2015 . Consultado el 27 de junio de 2015 .  

enlaces externos

Obtenido de " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Cyanine&oldid=1023586239 "
Contribute a better translation