Biopolym. Cell. 2020; 36(2):146-160.
Біоорганічна хімія
Варіація фотостабільності ДНК-чутливих стирилціанінових барвників, зумовлена природою N-алкільних замісників
- Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143 - Університет Фрідріха-Олександра Ерланген-Нюрнберг
42, Henkestr, Ерланген, Німеччина, 91054 - Фірма “Otava”
Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143
Abstract
Мета. Синтез та характеризація серії N-алкільних функціоналізованих бензтіазол стирилціанінових барвників у якості потенційних фотостабільних зондів для детекції нуклеїнових кислот (НК). Методи. Синтез, спектроскопія поглинання і флуоресценції, опромінення барвників видимим світлом, конфокальна мікроскопія. Результати. Барвники, що мають слабку флюоресценцію у вільному стані, підвищують інтенсивність емісію при зв’язуванні з ДНК до 83 разів; найбільше підвищення спостерігалось для барвників з позитивно зарядженими N-алкільними замісниками – Sbt1 и Sbt3. Барвники Sbt1 и Sbt3 виявились найменш фотостабільними у вільному стані, але додавання ДНК значно підвищило їх фотостабільність. Барвники з незарядженими та негативно зарядженими N-алкіль-ними замісниками є більш фотостабільними в незв'язаному стані, і присутність ДНК значно не впливає на їх фотостабільність (зокрема завдяки слабкій взаємодії з ДНК барвників з негативно зарядженим замісником). При фарбуванні мезенхімальних ставбурових клітин, Sbt1 яскраво забарвлював цитоплазму та компоненти ядра (можливо, ядерця), так що імовірно він фарбує цитоплазматичну РНК та кластери РНК у ядрі. Висновки. Варіація хімічної природи N-алкільних замісників є способом створення стирилціанінових барвників з різною фотостабільністю. Функціоналізовані стирилціанінові барвники є перспективними як легкі в застосуванні флуоресцентні зонди для детекції нуклеїнових кислот у розчині та візуалізації РНК-містких об’єктів у мікроскопії.
Keywords: Флуоресценція, стирилціаніни, детекція НК, фотостабільність, мкроскопія
Повний текст: (PDF, англійською)
References
[1]
Wiederschain GY. The Molecular Probes handbook. A guide to fluorescent probes and labeling technologies. Biochem. 2011; 76(11): 1276.
[2]
Deligeorgiev T, Kaloyanova S, Vaquero JJ. Intercalating cyanine dyes for nucleic acid detection. Rec Pat on Mat Sci. 2010; 2: 1-26.
[3]
Eggeling C, Widengren J, Rigler R, Seidel CAM. Photostability of Fluorescent Dyes for Single-Molecule Spectroscopy: Mechanisms and Experimental Methods for Estimating Photobleaching in Aqueous Solution. Springer. 1999; 10: 193-240.
[4]
Zheng Q, Lavis LD. Development of photostable fluorophores for molecular imaging. Curr Opin Chem Biol. 2017; 39:32-8.
[5]
Oliveira E, Bértolo E, Núñez C, Pilla V, Santos HM, Fernández-Lodeiro J, Fernández-Lodeiro A, Djafari J, Ca-pelo JL, Lodeiro C. Green and Red Fluorescent Dyes for Translational Applications in Imaging and Sensing Analytes: A Dual-Color Flag. ChemistryOpen 2018; 7(1): 9-52.
[6]
Valverde-Aguilar G. Photostability of laser dyes incorporated in formamide SiO2 ORMOSILs. Opt Mater (Amst). 2006; 28(10): 1209-15.
[7]
Albota M, Beljonne D, Brédas J-L, Ehrlich JE, Fu J-Y, Heikal AA, Hess SE, Kogej T, Levin MD, Marder SR, McCord-Maughon D, Perry JW, Röc-kel H, Rumi M, Subramaniam G, Webb WW, Wu X-L, Xu C. Design of Or-ganic Molecules with Large Two-Photon Absorption Cross Sections. Science (80). 1998; 281(5383): 1653 LP - 1656.
[8]
Fujita H, Nakano M, Takahata M, Yamaguchi K. A new strategy of enhancing two-photon absorption in conju-gated molecules: Introduction of charged defects. Chem Phys Lett 2002; 358(5-6):435-41.
[9]
Wu L-Z, Tang X-J, Jiang M-H, Tung C-H. Two-photon induced fluorescence of novel dyes. Chem Phys Lett. 1999; 315(5): 379-82.10.
[10]
Bohländer PR, Wagenknecht HA. Bright and photostable cyanine-styryl chromophores with green and red fluo-rescence colour for DNA staining. Me-thods Appl Fluoresc. 2015; 3(4): 1-5.
[11]
Tokar VP, Losytskyy MY, Ohulchanskyy TY, Kryvorotenko DV, Kovalska VB, Balanda AO, Dmytruk IM, Proko-pets VM, Yarmoluk SM, Yashchuk VM. Styryl Dyes as Two-Photon Excited Fluorescent Probes for DNA Detection and Two-Photon Laser Scanning Fluorescence Microscopy of Living Cells. J Fluoresc. 2010; 20(4): 865-72.
[12]
Kuperman MV., Snihirova YV., Kryvorotenko DV., Losytskyy MY, Kovalska VB, Yarmoluk SM. N-alkylaryl sty-rylcyanine dyes as fluorescent probes for nucleic acids detection. Biopolym Cell 2018; 34(5): 374-86.
[13]
Deligeorgiev T, Vasilev A, Kaloyanova S, Vaquero JJ. Styryl dyes - synthesis and applications during the last 15 years. Color. Tech. 2010; 126: 55-80.
[14]
Kurutos A, Zhytniakivska O, Trusova V, Tarabara U, Gorbenko G, Gadjev N, Deligeorgiev T. Novel asymmetric monomethine cyanine dyes derived from sulfobetaine benzothiazolium moiety as potential fluorescent dyes for non-covalent labeling of DNA. Dyes and Pigm. 2016; 130: 122-128.
[15]
Bałanda M, Rams M, Nayak SK, Tomkowicz Z, Haase W, Tomala K, Yakhmi J V. Slow magnetic relaxations in the anisotropic Heisenberg chain compound Mn(III) tetra(ortho-fluorophenyl)porphyrin-tetracyanoethylene. Phys Rev B. 2006; 74(22): 224421.
[16]
McGhee JD, von Hippel PH. Theoretical aspects of DNA-protein interactions: Co-operative and non-co-operative binding of large ligands to a one-dimensional homogeneous lattice. J Mol Biol. 1974; 86(2): 469-89.
[17]
Shuvalova N, Kordium V. Morphological characteristics of mesenchymal stem cells from wharton jelly, cultui-vated under physiological oxygen tensions, in various gas mixtures. Biopolym Cell. 2016; 32(4): 262-70.
[18]
Ihmels H, Otto D. Intercalation of Organic Dye Molecules into Double-Stranded DNA ̶ GeneralPrinciples and Recent Developments BT - Supermolecular Dye Chemistry. Springer. 2005; 258: 161-204.
