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考馬斯亮藍R-250
Skeletal formula of Coomassie Brilliant Blue R-250
Space-filling model of the Coomassie Brilliant Blue R-250 molecule
別名 C.I. 42660, C.I. Acid Blue 83
Brilliant indocyanine 6B, Brillantindocyanin 6B
Brilliant Cyanine 6B, Serva Blue R
識別
CAS號 6104-59-2  checkY
PubChem 61365
SMILES
 
  • CCN(CC1=CC(=CC=C1)S(=O)(=O)[O-])C2=CC=C(C=C2)C(=C3C=CC(=[N+](CC)CC4=CC(=CC=C4)S(=O)(=O)[O-])C=C3)C5=CC=C(C=C5)NC6=CC=C(C=C6)OCC.[Na+]
性質
化學式 C45H44N3NaO7S2 (Sodium salt)
摩爾質量 825.97 g/mol g·mol⁻¹
溶解性 Insoluble in cold, slightly soluble in hot (bright red blue)
溶解性(ethanol) Slightly soluble
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。
Coomassie Brilliant Blue G-250
別名 C.I. 42655, C.I. Acid Blue 90
Brilliant indocyanine G, Brillantindocyanin G
Xylene Brilliant Cyanine G, Serva Blue G
識別
CAS號 6104-58-1
PubChem 6324599
SMILES
 
  • CCN(CC1=CC(=CC=C1)S(=O)(=O)[O-])C2=CC(=C(C=C2)C(=C3C=CC(=[N+](CC)CC4=CC (=CC=C4)S(=O)(=O)[O-])C=C3C)C5=CC=C(C=C5)NC6=CC=C(C=C6)OCC)C.[Na+]
KEGG D10799
性質
化學式 C47H50N3NaO7S2 (Sodium salt)
摩爾質量 856.03 g/mol g·mol⁻¹
溶解性 Slightly soluble in cold, soluble in hot (bright blue)
溶解性(ethanol) Soluble
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。

考馬斯亮藍 是兩個 三苯基甲烷 衍生物染料(G-250和R-250)的統稱,起初開發用於紡織行業,但現在通常用於分析生物化學中的蛋白質染色。考馬斯亮藍G-250比考馬斯亮藍R-250多兩個 甲基。 名其"考馬斯"是帝國化學工業下的一個註冊商標。

起名和發現

考馬斯這個名字,最初在19世紀末,被一家設在英國Blackley的染料公司Levinstein Ltd.作為貿易名使用,用來賣一些酸性羊毛染料。[1] 在1896年, 在第四次英國-阿散蒂戰爭期間, 英國軍隊佔據了考馬斯鎮(今天的Kumasi in [[加納|加納]). 在1918年, Levinstein Ltd.公司併入不列顛染料公司(British Deystuffs Cororation) ,後者在1926年成為帝國化學工業的一部分。[2] 雖然帝國化學工業公司仍然持有考馬斯這種商標,可是他們沒有再生產這種染料。

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)。

染料的顏色

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,取決於溶液的酸堿性。考馬斯亮藍G型已經研究得比較詳細。[7]pH低於0的時候,呈現紅色,最大吸收峰位於465nm。在pH值約為1時,這種染料呈現綠色,最大吸收峰位於約620nm處。當pH高於2時,這種染料呈現一種亮藍色,最大吸收峰位於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系數,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。最後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。

生物化學中的用途

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。薄膜然後被放置於5-磺基水楊酸中,使蛋白質條帶固定,然後將膜浸到染料溶液中。[10]

兩年之後,1965年Meyer和Lambert用考馬斯亮藍R-250去染經聚丙烯酰胺凝膠分離的蛋白質樣品。他們將膠浸在含有甲醇乙酸和水的溶液中。由於染料在染色蛋白質的同時也染了聚丙烯酰胺凝膠,為了使蛋白質條帶可見,他們對電泳的凝膠進行了脫色。[11]後續的文獻報道聚丙烯酰胺凝膠可以被乙酸溶液成功脫色。

在1967年,第一次報道了可以使用考馬斯亮藍G讓聚丙烯酰胺凝膠中的蛋白條帶可見,染料是被溶解在含有甲醇的乙酸溶液中。[12] 之後發現,如果使用溶解在不含甲醇的三氯乙酸考馬斯亮藍G膠體,可以使蛋白質條帶被染色,而聚丙烯酰胺不被染色。如果用這種方法,就沒有必要再對膠進行脫色。[13] 現代的手段通常是將考馬斯亮藍G溶解在含有磷酸、乙醇(或甲醇)和硫酸銨 (或硫酸鋁)的溶液中。[14][15][16][17]

布拉德福蛋白質定量法利用了考馬斯亮藍G-250的光譜性質去檢測溶液中的蛋白質含量。[18] 將蛋白質樣品加入到染料的磷酸和乙醇的溶液中。在酸性環境中,這種染料通常呈現棕紅色,但是結合了蛋白質之後,染料形成藍色形態。溶液的吸光度在595nm波長處測定。這種染料非常著名,因為它有高靈敏性,即使只有5μg蛋白也足以使染料變色。然而,這種方法有一個缺點是變色程度因蛋白質種類不同而不同:單位量蛋白質帶來的吸光度改變取決於蛋白質的類型。[19]

與蛋白質結合後,帶負電荷的考馬斯亮藍G-250分子會讓蛋白質整體帶上負電荷。這個性質,可以被用來分離蛋白質或蛋白質複合物,使用非變性條件下的聚丙烯酰胺凝膠電泳——Blue Native PAGE電泳。[20][21]這樣的複合體的遷移能力既取決於蛋白質複合體的分子質量,也取決於結合到蛋白質上的染料量。

考馬斯亮藍染色,也可以用於western印跡分析中的一步。[22]它的作用是先於抗體的染色,可以作為對照。

藥理用途

2009年,考馬斯亮藍G在實驗中被用來治療實驗室大鼠的脊髓損傷[23] 它通過減少個體腫脹反應而生效,而腫脹反應會導致損傷區域的神經元死於代謝的壓力。這個方法在大鼠上測試有效。兩組脊髓損傷大鼠被用來測試,一組給予考馬斯亮藍G處理,一組沒有處理。測試結果證明,相較於沒有處理的大鼠,用染料處理的大鼠可以更好的運動,並且在運動測試中取得更高的得分。[24] 這種治療能否用在人類身上的相關測試還在進行中。近期的實驗中曾在損傷後15分鐘後,施予染料治療有效。但是在現實生活中,病人需要一定時間才能趕到急救室,所以這種治療應該即使在受傷後兩小時後施放仍然有效。唯一報道的副作用是大鼠會短暫的變藍。[23][25][26]

亮藍G作為染料可以被外科醫生使用來完成視網膜手術,它的貿易名是Brilliant Peel.[27]

法醫學應用

紐約州立大學奧爾巴尼分校的一個實驗,反應了考馬斯染料可以去靶向結合芳香族氨基酸(苯丙氨酸,酪氨酸,色氨酸)和鹼性側鏈氨基酸(賴氨酸,精氨酸和組氨酸),從而使得布拉德福分析可以用來做指紋的分析。布拉福德分析已經可以成功的用來檢測指紋的男女屬性。女性指紋樣品相較於男性指紋樣品,會帶來更高的吸收峰(在相近波長下)。這提供了一種更簡單的指紋分析方法,將需要分析的氨基酸數從23個減少到了6個,而且相對於茚三酮化學測定方法,需要的準備工作量更少,因為茚三酮測定法需要加熱、酶聯反應等。[28]

參考文獻

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延伸閱讀

  • 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}} 

外部連結

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