チオフラビン
チオフラビンT
名前
推奨IUPAC名
2-[4-(ジメチルアミノ)フェニル]-3,6-ジメチル-1,3-ベンゾチアゾール-3-イウムクロリド
識別子
3Dモデル（JSmol）
チェビ
チェムブル
ケムスパイダー
ECHA 情報カード100.017.482
ユニイ
  • InChI=1S/C17H19N2S.ClH/c1-12-5-10-15-16(11-12)20-17(19(15)4)13-6-8-14(9-7-13)18(2)3;/h5-11H,1-4H3;1H/q+1;/p-1 チェックはい
    キー: JADVWWSKYZXRGX-UHFFFAOYSA-M チェックはい
  • InChI=1/C17H19N2S.ClH/c1-12-5-10-15-16(11-12)20-17(19(15)4)13-6-8-14(9-7-13)18(2)3;/h5-11H,1-4H3;1H/q+1;/p-1
    キー: JADVWWSKYZXRGX-REWHXWOFAC
  • [Cl-].s2c1cc(ccc1[n+](c2c3ccc(N(C)C)cc3)C)C
プロパティ
C 17 H 19 ClN 2 S
モル質量318.86 g/モル
密度1.301 g/cm 3
融点137.9℃（分解）
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。
☒北 検証する （何ですか  ？） チェックはい☒北

チオフラビンは蛍光色素で、少なくとも2種類の化合物、すなわちチオフラビンTとチオフラビンSとして入手可能です。どちらも組織染色やタンパク質凝集の生物物理学的研究に使用されます。 [ 1 ]特に、これらの色素は1959年以来アミロイド形成の研究に使用されています。[ 2 ] [ 3 ]これらはまた、細菌の電気生理学の生物物理学的研究にも使用されています。[ 4 ]チオフラビンは腐食性、刺激性、急性毒性 があり、深刻な眼の損傷を引き起こします。 [ 5 ]チオフラビンTは、アルツハイマー病やその他の神経変性疾患の研究に使用されています。

チオフラビンT

チオフラビンT（ベーシックイエロー1、メチレンイエロー、CI 49005、またはThT）は、塩酸存在下、デヒドロチオトルイジンをメタノールでメチル化することで得られるベンゾチアゾール塩である。この色素は、アミロイドと呼ばれるミスフォールドしたタンパク質凝集体の存在を、 in vitroおよびin vivoの両方で可視化および定量化するために広く使用されている（例えば、アルツハイマー病患者の脳に見られるアミロイドβからなるプラーク）。[ 1 ]

アミロイド凝集体などのβシートに富む構造に結合すると、この色素は蛍光が増強され、発光スペクトルの特徴的な赤方偏移を示す。[ 6 ] [ 7 ]追加の研究では、二本鎖DNAとの相互作用の結果としての蛍光変化も考慮されている。 [ 8 ]この蛍光挙動の変化は、チオフラビンTの励起状態の電荷分布に影響を与える多くの要因によって引き起こされる可能性があり、これには剛性で高度に秩序化されたナノポケットへの結合や、チオフラビンTとナノポケット間の特定の化学的相互作用が含まれる。[ 9 ] [ 10 ]

アミロイド線維に結合する前、チオフラビンTは427 nm付近で弱い発光を示します。近傍の450 nmの励起ピークによる消光効果が、発光の抑制に関与していると考えられています。

チオフラビンTは450 nmで励起されると、アミロイドに結合すると約482 nmで強い蛍光シグナルを発する。チオフラビンT分子は、炭素-炭素結合でつながれたフェニルアミン環とベンゾチアゾール環から構成される。これらの2つの環は、分子が溶液中にあるとき自由に回転することができる。これらの環の自由回転は、光子励起によって生成された励起状態を消光する。しかし、チオフラビンTがアミロイド線維に結合すると、2つの環の2つの回転面が固定されるため、この分子は励起状態を維持することができる。[ 1 ]

チオフラビンT蛍光はアミロイド構造の診断によく用いられますが、アミロイドに完全に特異的というわけではありません。特定のタンパク質や実験条件によっては、チオフラビンTは前駆体モノマー、小さなオリゴマー、βシート含有量の高い非凝集体、あるいはαヘリックスを多く含むタンパク質に結合した際に分光学的変化を起こす場合[ 9 ]もあれば起こさない場合もあります[11 ]。逆に、一部のアミロイド繊維はチオフラビンT蛍光に影響を与えないため[ 12 ] 、偽陰性の結果が生じる可能性があります。

β2ミクログロブリンのアミロイド様オリゴマーに結合したチオフラビンTのX線結晶構造
β2ミクログロブリンのアミロイド様オリゴマー（灰色）に結合したチオフラビンTの構造。複合体は蛍光強度が増強され、赤色にシフトしている。チオフラビンTのジメチルアミノベンジル基（青色）からベンゾチアゾール基（赤色）への励起状態電荷をシフトさせる多くの因子、例えば硬く秩序立ったアミロイド凝集体への結合などが、この「陽性」チオフラビンTシグナルを生成する可能性がある。[ 9 ]

アルツハイマー病患者の海馬の隣接切片におけるチオフラビンS染色（左、緑色）とアミロイドβ抗体免疫細胞化学（右） 。チオフラビンSは、アルツハイマー病に特徴的な2つの皮質病変である老人斑（SP）と神経原線維変化（NFT）の両方に結合します。アミロイドβは、老人斑にのみ存在するアミロイド前駆体タンパク質由来のペプチドであるため、右側の画像では老人斑のみが見えます。左側の画像には、正常な老化過程でヒトの脳に蓄積するリソソーム由来の自己蛍光封入体であるリポフスチン顆粒（LP）の緑色の信号とちょうど重なる赤色の信号もあります。

成虫のC.エレガンスでは、チオフラビンTへの曝露により、あるレベルでは「寿命が大幅に延び、老化が遅くなる」が、より高いレベルでは寿命が短くなる。[ 13 ]

チオフラビンS

チオフラビンSは、デヒドロチオトルイジンをスルホン酸でメチル化して得られる均一な化合物混合物です。アミロイドプラークの染色にも用いられます。チオフラビンTと同様に、アミロイド線維に結合しますが、モノマーには結合せず、蛍光発光が顕著に増加します。しかし、チオフラビンTとは異なり、励起スペクトルや発光スペクトルに特徴的なシフトは生じません。[ 6 ] このチオフラビンSの発光特性により、バックグラウンド蛍光が高くなり、線維溶液の定量測定には使用できません。[ 6 ]アミロイド構造の同定に用いられる別の色素として、コンゴーレッドがあります。

参照

参考文献

  1. ^ a b c Biancalana M, Koide S (2010年7月). 「チオフラビンTのアミロイド線維への結合の分子メカニズム」 . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics . 1804 (7): 1405–12 . doi : 10.1016 / j.bbapap.2010.04.001 . PMC  2880406. PMID  20399286 .
  2. ^ Vassar, PS; Culling, CF (1959). 「蛍光染色、特にアミロイドと結合組織について」 Arch . Pathol . 68 : 487–498 . PMID 13841452. 2025年7月31日閲覧。 
  3. ^ Gade Malmos, Kirsten; Blancas-Mejia, Luis M.; Weber, Benedikt; Buchner, Johannes; Ramirez-Alvarado, Marina; Naiki, Hironobu; Otzen, Daniel (2017). 「THT 101：チオフラビンTを用いたアミロイド形成の検討に関する入門書」 .アミロイド. 24 (1): 1– 16. doi : 10.1080/13506129.2017.1304905 . PMID 28393556 . 
  4. ^ Prindle A, Liu J, Asally M, Ly S, Garcia-Ojalvo J, Süel GM (2015年11月). 「イオンチャネルは細菌群集における電気的コミュニケーションを可能にする」 . Nature . 527 (7576): 59– 63. Bibcode : 2015Natur.527...59P . doi : 10.1038/ nature15709 . PMC 4890463. PMID 26503040 .  
  5. ^ 「チオフラビンT」国立生物工学情報センター. PubChem.
  6. ^ a b c H. LeVine III,酵素学の方法論. 309 , 274 (1999)
  7. ^ Groenning M (2010年3月). 「アミロイド線維におけるチオフラビンTおよびその他の分子プローブの結合様式 - 現状」 . Journal of Chemical Biology . 3 (1): 1– 18. doi : 10.1007/s12154-009-0027-5 . PMC 2816742. PMID 19693614 .  
  8. ^ Ilanchelian M, Ramaraj R (2004). 「DNA存在下におけるチオフラビンTの発光とその制御」Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry . 162 (1): 129– 137. Bibcode : 2004JPPA..162..129I . doi : 10.1016/s1010-6030(03)00320-4 .
  9. ^ a b c Wolfe LS, Calabrese MF, Nath A, Blaho DV, Miranker AD, Xiong Y (2010年9月). 「タンパク質誘導性アミロイド指示色素チオフラビンTの光物理的変化」 . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 107 (39 ) : 16863–8 . Bibcode : 2010PNAS..10716863W . doi : 10.1073/pnas.1002867107 . PMC 2947910. PMID 20826442 .  
  10. ^ Biancardi A, Biver T, Mennucci B (2017). 「DNA結合における蛍光色素：チオフラビンTの事例」. Int. J. Quantum Chem . 117 (8) e25349. doi : 10.1002/qua.25349 .
  11. ^ LeVine H (1993年3月). 「チオフラビンTと合成アルツハイマー病βアミロイドペプチドとの相互作用：溶液中のアミロイド凝集の検出」 . Protein Science . 2 (3): 404–10 . doi : 10.1002/pro.5560020312 . PMC 2142377. PMID 8453378 .  
  12. ^ Cloe AL, Orgel JP, Sachleben JR, Tycko R, Meredith SC (2011年3月). 「日本人変異体Aβ（ΔE22-Aβ(1-39)）はチオフラビンT蛍光を低下させながら瞬時に線維を形成する：ΔE22-Aβ(1-39)による野生型Aβ(1-40)の非定型線維への播種」 .生化学. 50 (12): 2026–39 . doi : 10.1021/ bi1016217 . PMC 3631511. PMID 21291268 .  
  13. ^ Alavez S, Vantipalli MC, Zucker DJ, Klang IM, Lithgow GJ (2011年4月). 「アミロイド結合化合物は老化過程におけるタンパク質恒常性を維持し、寿命を延ばす」 . Nature . 472 ( 7342): 226–9 . Bibcode : 2011Natur.472..226A . doi : 10.1038/nature09873 . PMC 3610427. PMID 21451522 .  
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