User:RQuichotte/考马斯亮蓝
考马斯亮蓝R-250 | |
---|---|
![]() | |
![]() | |
别名 | C.I. 42660, C.I. Acid Blue 83 Brilliant indocyanine 6B, Brillantindocyanin 6B Brilliant Cyanine 6B, Serva Blue R |
识别 | |
CAS号 | 6104-59-2 ![]() |
PubChem | 61365 |
SMILES |
|
性质 | |
化学式 | C45H44N3NaO7S2 (Sodium salt) |
摩尔质量 | 825.97 g/mol g·mol⁻¹ |
溶解性(水) | Insoluble in cold, slightly soluble in hot (bright red blue) |
溶解性(ethanol) | Slightly soluble |
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。 |
Coomassie Brilliant Blue G-250 | |||
---|---|---|---|
![]() | |||
| |||
别名 | C.I. 42655, C.I. Acid Blue 90 Brilliant indocyanine G, Brillantindocyanin G Xylene Brilliant Cyanine G, Serva Blue G | ||
识别 | |||
CAS号 | 6104-58-1 | ||
PubChem | 6324599 | ||
SMILES |
| ||
KEGG | D10799 | ||
性质 | |||
化学式 | C47H50N3NaO7S2 (Sodium salt) | ||
摩尔质量 | 856.03 g/mol g·mol⁻¹ | ||
溶解性(水) | Slightly soluble in cold, soluble in hot (bright blue) | ||
溶解性(ethanol) | Soluble | ||
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。 |
考马斯亮蓝 是两个 三苯基甲烷 衍生物染料(G-250和R-250)的统称,起初开发用于纺织行业,但现在通常用于分析生物化学中的蛋白质染色。考马斯亮蓝G-250比考马斯亮蓝R-250多两个 甲基。 名其"考马斯"是帝国化学工业下的一个注册商标。
起名和發現
考马斯这个名字,最初在19世纪末,被一家设在英国Blackley的染料公司Levinstein Ltd.作为贸易名使用,用来卖一些酸性羊毛染料。[1] 在1896年, 在第四次英国-阿散蒂战争期间, 英国军队占据了考马斯镇(今天的Kumasi in [[加纳|加纳]). 在1918年, Levinstein Ltd.公司并入不列颠染料公司(British Deystuffs Cororation) ,后者在1926年成为帝国化学工业的一部分。[2] 虽然帝国化学工业公司仍然持有考马斯这种商标,可是他们没有再生产这种染料。
這些藍色的二磺酸化三苯甲烷的染料首先在1913年被住在德國Elberfeld的Max Weiler所生產[3] 後來陸續發現了多種有機化學合成這種染料的方法。Var[4][5][6]
在今天,大家發表的生化論文中,通常把這些染料統稱“考馬斯”卻不區分具體用的是哪種染料。實際上國際 顏色索引 列出了超過了四十種名字帶“考馬斯”的染料。實際上也有一些其他種類的(非二磺酸化三苯甲烷)的染料,也被叫作“考馬斯”藍。 例如,[ For example, the 默克索引 (第10版) 列出了具有完全不同的結構的考馬斯藍RL ( 酸性藍92, C.I. 13390)。
染料的颜色
後綴帶R的考馬斯亮藍R-250,R意指紅色,red的簡稱,因為考馬斯亮藍R-250在藍色中略帶有紅色;而G型則意指Green,在藍色中帶有一點綠色。250起初是指染料的純度。
這兩種染料的顏色,取決于溶液的酸堿性。考馬斯亮藍G型已經研究得比較詳細。[7] 在pH低於0的時候,呈現紅色,最大吸收峰位于465nm。在pH值約為1時,這種染料呈現綠色,最大吸收峰位于約620nm處。當pH高于2時,這種染料呈現一種亮藍色,最大吸收峰位于595nm。在pH為7的時候,這種染料的莫耳吸光度是43,000 M−1cm−1.[7]
染料分子呈現不同顏色的原因是分子不同的帶電荷狀態。在紅色形態時,全部三個氮原子均帶有正電。兩個磺酸基團有相當低的酸度係數,通常會帶負電,因而在pH為0左右時,整個染料分子會帶1個正電荷。綠色的形態,對應整體不帶電荷。而在中性介質(pH7)中,僅有二苯胺官能團上的氮原子帶有一個正電荷,所以整個分子帶有一個負電荷,呈藍色。這三個氮原子中前兩個失去質子的pKa分別是1.15和1.82。最后一個氮原子在強堿性環境下會失去質子,從而使染料變為粉色(pKa是12.4)[7]
考馬斯亮藍和蛋白質的氨基、羧基基團產生靜電作用,而非共價作用。染料分子和蛋白分子包括羊毛(角蛋白)形成一個蛋白質-染料分子複合物。 這種複合物的形成,使得染料的帶負電荷的形態得到了穩定,從而產生藍色,即使在多數分子帶正電荷的強酸環境下。[7] 這是布拉德福蛋白質定量法的理論依據,是一種利用考馬斯亮藍與蛋白質結合的蛋白質測定方法。這種染料與蛋白質的結合,使得考馬斯亮藍的吸收峰從465nm遷移到595nm。記錄595nm處吸光度的增加,可以用來測定蛋白質濃度。[8]
這種染料也會與陰離子去垢劑十二烷基硫酸鈉(SDS)形成複合物。[9] 這種結合,使得染料分子的綠色形態得到穩定。這個效應可以干擾布拉德福蛋白質定量法的測定。陰離子去垢劑也有可能與蛋白質競爭和染料分子結合。
生物化学中的用途
考馬斯亮藍R-250在1964年被Fazekas de St.Groth的團隊最先用來觀察蛋白。蛋白樣品在醋酸纖維素薄膜上進行電泳分離。薄膜然后被放置于5-磺基水楊酸中,使蛋白质条带固定,然后将膜浸到染料溶液中。[10]
两年之后,1965年Meyer和Lambert用考马斯亮蓝R-250去染经聚丙烯酰胺凝胶分离的蛋白质样品。他们将胶浸在含有甲醇乙酸和水的溶液中。由于染料在染色蛋白质的同时也染了聚丙烯酰胺凝胶,为了使蛋白质条带可见,他们对电泳的凝胶进行了脱色。[11]后续的文献报道聚丙烯酰胺凝胶可以被乙酸溶液成功脱色。
在1967年,第一次报道了可以使用考马斯亮蓝G让聚丙烯酰胺凝胶中的蛋白条带可见,染料是被溶解在含有甲醇的乙酸溶液中。[12] 之后发现,如果使用溶解在不含甲醇的三氯乙酸考马斯亮蓝G胶体,可以使蛋白质条带被染色,而聚丙烯酰胺不被染色。如果用这种方法,就没有必要再对胶进行脱色。[13] 现代的手段通常是将考马斯亮蓝G溶解在含有磷酸、乙醇(或甲醇)和硫酸铵 (或硫酸铝)的溶液中。[14][15][16][17]
布拉德福蛋白质定量法利用了考马斯亮蓝G-250的光谱性质去检测溶液中的蛋白质含量。[18] 将蛋白质样品加入到染料的磷酸和乙醇的溶液中。在酸性环境中,这种染料通常呈现棕红色,但是结合了蛋白质之后,染料形成蓝色形态。溶液的吸光度在595nm波长处测定。这种染料非常著名,因为它有高灵敏性,即使只有5μg蛋白也足以使染料变色。然而,这种方法有一个缺点是变色程度因蛋白质种类不同而不同:单位量蛋白质带来的吸光度改变取决于蛋白质的类型。[19]
与蛋白质结合后,带负电荷的考马斯亮蓝G-250分子会让蛋白质整体带上负电荷。这个性质,可以被用来分离蛋白质或蛋白质复合物,使用非变性条件下的聚丙烯酰胺凝胶电泳——Blue Native PAGE电泳。[20][21]这样的复合体的迁移能力既取决于蛋白质复合体的分子质量,也取决于结合到蛋白质上的染料量。
考马斯亮蓝染色,也可以用于western印迹分析中的一步。[22]它的作用是先于抗体的染色,可以作为对照。
药理用途
2009年,考马斯亮蓝G在实验中被用来治疗实验室大鼠的脊髓损伤。[23] 它通过减少个体肿胀反应而生效,而肿胀反应会导致损伤区域的神经元死于代谢的压力。这个方法在大鼠上测试有效。两组脊髓损伤大鼠被用来测试,一组给予考马斯亮蓝G处理,一组没有处理。测试结果证明,相较于没有处理的大鼠,用染料处理的大鼠可以更好的运动,并且在运动测试中取得更高的得分。[24] 这种治疗能否用在人类身上的相关测试还在进行中。近期的实验中曾在损伤后15分钟后,施予染料治疗有效。但是在现实生活中,病人需要一定时间才能赶到急救室,所以这种治疗应该即使在受伤后两小时后施放仍然有效。唯一报道的副作用是大鼠会短暂的变蓝。[23][25][26]
亮蓝G作为染料可以被外科医生使用来完成视网膜手术,它的贸易名是Brilliant Peel.[27]
法医学应用
纽约州立大学奥尔巴尼分校的一个实验,反应了考马斯染料可以去靶向结合芳香族氨基酸(苯丙氨酸,酪氨酸,色氨酸)和碱性侧链氨基酸(赖氨酸,精氨酸和组氨酸),从而使得布拉德福分析可以用来做指纹的分析。布拉福德分析已经可以成功的用来检测指纹的男女属性。女性指纹样品相较于男性指纹样品,会带来更高的吸收峰(在相近波长下)。这提供了一种更简单的指纹分析方法,将需要分析的氨基酸数从23个减少到了6个,而且相对于茚三酮化学测定方法,需要的准备工作量更少,因为茚三酮测定法需要加热、酶联反应等。[28]
参考文献
- ^ Fox, M. R. Dye-makers of Great Britain 1856-1976 : A History of Chemists, Companies, Products and Changes. Manchester: Imperial Chemical Industries. 1987: 38.
- ^ Fox, M. R. Dye-makers of Great Britain 1856-1976 : A History of Chemists, Companies, Products and Changes. Manchester: Imperial Chemical Industries. 1987: 259.
- ^ Colour Index (pdf) 4 3rd. Bradford: Society of Dyers and Colourists. 1971: 4397–4398.
- ^ FR patent 474260,「Procédé de production de colorants de la série du triarylméthane」,发行于1915-02-16,指定于Bayer
- ^ US patent 1218232,Weiler, Max,「Blue Triphenylmethane Dye」,发行于1917-03-06
- ^ GB patent 275609,「Manufacture of Triarylmethane-dyestuffs」,发行于1927-11-03,指定于IG Farbenindustrie
- ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 Chial, H. J.; Thompson, H. B.; Splittgerber, A. G. A spectral study of the charge forms of Coomassie Blue G. Analytical Biochemistry. 1993, 209 (2): 258–266. PMID 7682385. doi:10.1006/abio.1993.1117.
- ^ Bradford, Marion M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding (PDF). Analytical Biochemistry. 1976, 72: 248–254. PMID 942051. doi:10.1016/0003-2697(76)90527-3.
- ^ Compton, S. J.; Jones, C. G. Mechanism of dye response and interference in the Bradford protein assay. Analytical Biochemistry. 1985, 151 (2): 369–374. PMID 4096375. doi:10.1016/0003-2697(85)90190-3.
- ^ Fazekas de St. Groth, S.; Webster, R. G.; Datyner, A. Two new staining procedures for quantitative estimation of proteins on electrophoretic strips. Biochimica et Biophysica Acta. 1963, 71: 377–391. PMID 18421828. doi:10.1016/0006-3002(63)91092-8.
- ^ Meyer, T. S.; Lambert, B. L. Use of Coomassie brilliant blue R250 for the electrophoresis of microgram quantities of parotid saliva proteins on acrylamide-gel strips. Biochimica et Biophysica Acta. 1965, 107 (1): 144–145. PMID 4159310. doi:10.1016/0304-4165(65)90403-4.
- ^ Altschul, A. M.; Evans, W. J. Zone electrophoresis with polyacrylamide gel. Methods in Enzymology. Methods in Enzymology. 1967, 11: 179–186. ISBN 9780121818609. doi:10.1016/S0076-6879(67)11019-7.. Page 184 personal communication from W. J. Saphonov.
- ^ Diezel, W.; Kopperschläger, G.; Hofmann, E. An improved procedure for protein staining in polyacrylamide gels with a new type of Coomassie Brilliant Blue. Analytical Biochemistry. 1972, 48 (2): 617–620. PMID 4115985. doi:10.1016/0003-2697(72)90117-0.
- ^ Neuhoff, V.; Stamm, R.; Eibl, H. Clear background and highly sensitive protein staining with Coomassie Blue dyes in polyacrylamide gels: a systematic analysis. Electrophoresis. 1985, 6 (9): 427–448. doi:10.1002/elps.1150060905.
- ^ Candiano, G.; Bruschi, M.; Musante, L.; Santucci, L.; Ghiggeri, G. M.; Carnemolla, B.; Orecchia, P.; Zardi, L.; Righetti, P. G. Blue silver: a very sensitive colloidal Coomassie G-250 staining for proteome analysis. Electrophoresis. 2004, 25 (9): 1327–1333. PMID 15174055. doi:10.1002/elps.200305844.
- ^ Steinberg, T. H. Protein gel staining methods: an introduction and overview. Methods in Enzymology. Methods in Enzymology. 2009, 463: 541–563. ISBN 9780123745361. PMID 19892191. doi:10.1016/S0076-6879(09)63031-7.
- ^ Pink, M.; Verma, N.; Rettenmeier, A. W.; Schmitz-Spanke, S. CBB staining protocol with higher sensitivity and mass spectrometric compatibility. Electrophoresis. 2010, 31 (4): 593–598. PMID 20162584. doi:10.1002/elps.200900481.
- ^ Bradford, M. M. Rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry. 1976, 72: 248–254. PMID 942051. doi:10.1016/0003-2697(76)90527-3.
- ^ Congdon, Robert W.; Muth, Gregory W.; Splittgerber, Allan G. The binding interaction of Coomassie blue with proteins.. Analytical Biochemistry. September 1993, 213 (2): 407–413. PMID 7694523. doi:10.1006/abio.1993.1439.
- ^ Schägger, H.; Jagow, G. Blue native electrophoresis for isolation of membrane protein complexes in enzymatically active form. Analytical Biochemistry. 1991, 199 (2): 223–231. PMID 1812789. doi:10.1016/0003-2697(91)90094-A.
- ^ Wittig, I.; Braun, H. P.; Schägger, H. Blue native PAGE. Nature Protocols. 2006, 1 (1): 418–428. PMID 17406264. doi:10.1038/nprot.2006.62.
- ^ Welinder, Charlotte; Ekblad, Lars. Coomassie Staining as Loading Control in Western Blot Analysis. Journal of Proteome Research. 2011, 10 (3): 1416–1419. doi:10.1021/pr1011476.
- ^ 23.0 23.1 Peng, W.; Cotrina, M. L.; Han, X.; Yu, H.; Bekar, L.; Blum, L.; Takano, T.; Tian, G. F.; et al. Systemic administration of an antagonist of the ATP-sensitive receptor P2X7 improves recovery after spinal cord injury. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2009, 106 (30): 12489–12493. PMC 2718350 . PMID 19666625. doi:10.1073/pnas.0902531106.
- ^ Ehrenberg, Rachel. Brilliant blue for the spine. Science News. Society for Science & the Public. 23 September 2013 [9 December 2017] (英语).
- ^ Blue M&Ms 'mend spinal injuries'. Telegraph. 2009-07-28 [2010-01-19].
- ^ Blue Food Dye Treats Spine Injury in Rats. Wired.com. 2009-07-27 [2010-01-19].
- ^ Mennel, S.; Meyer, C. H.; Schmidt, J. C.; Kaempf, S.; Thumann, G. Trityl dyes patent blue V and brilliant blue G - clinical relevance and in vitro analysis of the function of the outer blood-retinal barrier. Developments in Ophthalmology. Developments in Ophthalmology. 2008, 42: 101–114. ISBN 978-3-8055-8551-4. PMID 18535384. doi:10.1159/000138988.
- ^ Brunelle, Erica; Le, Anh Minh; Huynh, Crystal; Wingfield, Kelly; Halámková, Lenka; Agudelo, Juliana; Halámek, Jan. Coomassie Brilliant Blue G-250 Dye: An Application for Forensic Fingerprint Analysis. Analytical Chemistry. 2017-04-04, 89 (7): 4314–4319. ISSN 0003-2700. doi:10.1021/acs.analchem.7b00510.
延伸阅读
- Gessner, T.; Mayer, U. Triarylmethane and Diarylmethane Dyes. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 6th Edition. Weinheim: Wiley-VCH. 2002. ISBN 3527306730. doi:10.1002/14356007.a27_179{{inconsistent citations}}
外部链接
- BBC News - Food dye 'may ease spinal injury'