水溶性荧光探针磺酸基/季铵盐/羧基/聚乙二醇修饰BODIPY化合物
BODIPY类染料作为一种常见的近红外荧光染料,具有摩尔消光系数高、荧光量子产率高、光稳定性好、结构易于修饰、不易受环境溶液pH影响等优点,已逐渐成为近几年研究的热点。
目前,氟化硼二吡咯(BODIPY)染料作为探针应用广泛,但是由于其水溶性差,限制了在生物体内的应用。改善荧光探针的水溶性主要有两种方式,一是把亲水基团引入荧光团的母核中,二是把疏水荧光团连到亲水聚合物上。这两种策略应用于改善BODIPY的水溶性,促进了新型水溶性荧光探针的发展。
1、 在BODIPY骨架结构中引入磺酸基、季铵盐、羧基,可形成离子型水溶性探针。
(1) 通过卤化反应把氯磺酸连到BODIPY,再碱性水解,得到具有良好水溶性的BODIPY化合物。
(2) 将季铵正离子引入BODIPY母核的meso位,制备出水溶性“开-关”探针化合物。
(3)将羧基阴离子引入BODIPY 的 meso位,合成水溶性较高的近红外检测Ca2*探针化合物。
2、 把BODIPY接枝到亲水性聚合物上,得到中性水溶性探针。
通过Click 反应,把 BODIPY 与聚乙二醇亲水链相连,可用于检测谷胱甘肽的水溶性探针化合物。
3、 BODIPY染料与两亲性物质自组装形成纳米粒子。
使用带有靶向基团的疏水蛋白HFBI包载具有大T共辄芳香体系的近红外 BODIPY染料,得到水溶性探针化合物。
修饰BODIPY水溶性的方法层出不穷,使其在生物检测、医学成像等领域得到长远发展。
相关BODIPY衍生物:
3,5位不对称修饰BODIPY类近红外荧光染料
噻吩并[3,2-b]噻吩稠环BODIPY衍生物
DIPYRRIN和BODIPY衍生物
新型含双酚衍生物三枝氟硼二吡咯染料
含双荧光核三枝BODIPY染料
Meso-COOH取代BODIPY
芳环并氟硼二吡咯衍生物
近红外Ⅰ区喹啉-氟硼二吡咯荧光染料
BODIPY-茚酮类荧光染料
BODIPY荧光染料的锌离子Zn2+荧光探针
钯催化偶联BODIPY荧光染料
2-位取代的BODIPY类荧光染料
BODIPY染料pH和金属离子荧光探针
pH和金属离子BODIPY荧光探针
多溴代氟硼二吡咯
羧基偶联碘代BODIPY
近红外吸收的呋喃和噻吩并吡咯BODIPY光敏剂
卤代aza-BODIPY光敏剂
疏水蛋白改性BODIPY
BODIPY-FL标记苯肾上腺素BODIPY-FL-PE
BODIPY类荧光探针(TMSDNPOB)
甲硫基-BODIPY
芴基取代的氮杂氟硼二吡咯类荧光染料
四苯乙烯基取代的氮杂氟硼二吡咯类荧光染料
甲硫基取代基团的BODIPY/氮杂BODIPY
长波长吸收的五元环BODIPY/氮杂BODIPY
近红外荧光BODIPY/aza-BODIPY染料
叠氮-吡啶BODIPY荧光染料
BDP-SS-CPT纳米颗粒
BODIPY荧光染料的小分子探针(BODIPY-C-Leu)
BODIPY荧光染料标记半胱氨酸-亮氨酸(Cys-Leu)二肽结构
UiO-BDP-MnCO纳米材料
多维卟啉-BODIPY杂化体
以上资料来自瑞禧我cb 2022.4
可以合成BODIPY的单体,二聚体,三聚体和聚合物以及单体和二聚体aza-BODIPY。二聚体和三聚体的合成是BODIPY核心结构的2/6位与 FeCls之间氧化耦合得到的。其电化学测试结果表明了从单体到juji体,活性单元的数量与电化学峰的数量的之间的关联性。循环伏安法曲线明确了上述关联性之间的相互作用,并且连续峰之间的但是分裂由单体到二聚体到三聚体不断增加。每两个氧化峰之间的间隔均大于还原峰之间的间隔。该现象对于aza-BODIPY的单体和二聚体均适用。这些聚合物的合成及其电化学和光谱性质为新型低聚合染料的开发提供了新思路。BODIPY 和aza-BODIPY的二聚体和三聚体的结构如图所示。
相关BDP染料:
荧光探针BODIPY—O-CMC—cRGD[O-羧甲基壳聚糖(O-CMC)]
水溶性荧光探针磺酸化BODIPY
水溶性荧光探针BODIPY偶联季铵盐
BODIPY-PEG
BDP-L-COONHS
BDP-L-CO-Gly(含甘氨酸)-NHS
BDP-L-C5COONHS
BODIPY—O-CMC-cRGD/porphyrin聚合物纳米粒子
BODIPY—O-CMC—cRGD/BODIPY2纳米粒子
芘乙炔基修饰BODIPY染料
双边苯乙烯修饰BODIPY荧光染料
亲水性多甘醇单甲醚修饰BODIPY探针
纳米级近红外BODIPY-Mn(III/IV)聚合物探针
检测SNAP标记混合蛋白局部微粘度敏感型探针BG(鸟嘌呤)-BDP
Hg2+探针BDP-丙二硫醇
生物荧光探针HFBI(疏水蛋白)修饰BDP
SiO2负载BODIPY/ESCP-Fe-NMOF纳米颗粒
纳米颗粒聚乳酸-聚乙二醇-叶酸(PLA-PEG-FA聚合物包裹BODIPY
水溶性荧光纳米微胶囊探针聚乙二醇-聚乳酸(mPEG-PDLLA)包裹近红外BODIPY荧光染料
近红外pH敏感型纳米颗粒探针氧化石墨烯(GO)修饰BODIPY
二氧化硅纳米颗粒负载萘酰亚胺(NP)-BODIPY探针
半乳糖修饰氮杂BDP荧光探针
水溶性K+荧光探针BDP-TAC(三氮杂环配体)-NHS-Dextran
pH敏感型两性离子探针离子型磺基三甲铵乙内酯(PDMA)修饰BDP
DSPE-PEG2000-MAL-RGD偶联BDP
近红外三聚茚基共轭双BODIPY类荧光染料
小分子探针BDP-4Br(溴)
两亲性的聚多肽P(OEGMA)21-P(Asp)16包裹疏水性BDP-4Br探针胶束
NHS-BODIPY-2Br偶联pH敏感聚多肽纳米颗粒
氟化聚多肽纳米颗粒负载光敏剂(BODIPY-2Br)
三苯基膦(TPP)负载碘化光敏剂(BDPI)纳米颗粒(PBDPI-TPP)
疏基类荧光标记试剂1,3,5,7-四甲基-4-苯基-(4-碘乙配胺)-BODIPY(TMPAB-I)
3,5-二芳基乙烯共轭BODIPY染料
3,5二苯乙烯基BODIPY染料
炔基修饰BODIPY染料
呋喃偶联BODIPY染料
噻吩偶联BODIPY并环产物染料
蒽基修饰BODIPY染料
寡聚噻吩修饰BODIPY染料
四苯基氮杂BODIPY
瑞禧我cb22.4.15
遗传图是随染色体部分连锁的发现而发明的。
一条染色体上有许许多多的基因,减数分裂中同源染色体分离,一条染色体上的基因在理想状态上应一起分配给配子,然而事实并非如此。因为在减数分裂第一次分裂前期染色单体会发生断裂以及DNA片段的交换,从而发生染色体的部分连锁现象。测序发明以前,基因连锁或部分连锁都是通过表型观察确定的。
对于部分连锁,人们早期通过表型发现 不同基因间 连锁发生的频率有差异。于是摩尔根的学生Arthur Sturtevant假设染色单体特定位点交换是一个随机事件,在一对并列的染色单体的任何位置发生交换的概率是相同的。基于以上假设,相邻的两个基因由于交换而分开的概率将低于距离较远的两个基因(因为相邻基因即便交换也更偏向于一起)。进一步说,基因间因交换而失去连锁的概率与它们在染色体上的距离成比例。因此用重组频率(recombination frequency)可衡量两个基因间的距离。通过计算不同基因对之间的重组频率,就能构建出显示基因在染色体上相对位置的图(遗传图)。
遗传图的缺陷: 遗传图的分辨率依赖于所得到的交换数目 。对于人类及其他大多数高等真核生物来说,不可能获得巨大数量的后代由于遗传学研究。 遗传图的准确率有限 。Sturtevant的假说认为交换在染色单体上随机发生,但由于重组热点的存在,使这一假说不完全正确。为获取更精确的基因组图谱,物理图的绘制方法被发明出来。其中最重要的为: 限制性作图(restriction mapping)、荧光原位杂交(fluorescent in situ hybridization, FISH)、序列标记位点(STS)作图(sequence tagged site mapping) 。
该方法的基本思想是比较一个DNA分子被两种识别不同靶序列的限制酶切割所产生的片段的大小,切割产物可用电泳检测(图1)。对于无法确定顺序的片段,可通过 部分限制性酶切 (partial restriction)的方法产生一套含有部分消化的产物,以此分析片段的可能排序。还有一种改进的方法(图2),即在部分消化前将放射性或其他类型标记物加到要分析的DNA分子两端,于是在荧光指导下对可见酶切片段进行排序,简化了部分酶切的筛选流程。
限制性作图的规模受限于限制性片段的大小 。由于限制性位点在DNA序列中多而密集,使得消化产物在琼脂糖凝胶中重叠或发散。因此限制性作图最适用于小分子。当然也可依靠某些“ 稀有酶 ”进行切割,获取较小数量的片段。如能特异性识别7个或8个核苷酸的 Sap I、 Sgf I。对于GC含量为50%的DNA分子,这些7核苷酸酶平均每4^7=16384bp有一个切点。除“稀有酶”外,还有某些特异性序列对人类基因组而言存在较少,利用这类序列相对应的限制性内切酶进行切割,也能获得类似的结果。
由于使用“稀有酶”制作长序列片段,普通的电泳无法胜任对它们的分离工作,因为长片段容易缠绕,分子间作用更频繁。为此,必须使用更复杂的电场代替普通的线形电场。例如, 正交变电场凝胶电泳 (orthogonal field alternation gel electrophoresis, OFAGE)等。
除电泳外,还可利用其它方法对DNA分子的限制性位点作图。可以通过直接在显微镜下观察检测限制性酶切位点,这一技术称为 光学作图 (optical mapping),常用的两种方法是 凝胶拉伸 (gel stretching)与 分子梳理 (molecular combing)(图3)。制作好的DNA纤维,利用荧光染料染色,再用限制性酶切割,通过荧光显微镜便可观察到切口的相对位置。
与光学作图类似,FISH能够直接显示标记序列在染色体或伸展的DNA分子上的位置。在FISH中,标记物是一段DNA序列,通过用荧光探针与其杂交而显现出来。应用该方法时,需打开维持染色体DNA双螺旋结构的碱基配对,以使其形成单链分子(即DNA“变性”),只有这样才能形成杂交。 使染色体DNA变性而不破坏其形态的标准方法是将染色体在载玻片上干燥,再用甲酰胺处理 。
如果探针是长的DNA片段,便可能存在一些重复的DNA序列(DNA序列中间隔存在的串联或非串联重复片段),因此探针可能与染色体上的多个位点杂交,而不仅仅发生在其精确匹配的特异性位点上。为降低这种非特异性杂交,探针在使用前要与来自被研究组织中的未标记DNA混合,于是加入富含重复序列的片段,来锁闭探针中的重复序列。这样,便使得原位杂交反应完全由单一的序列驱动。
一次FISH实验仅能获得不超过3个或4个标记的图谱位点,数据积累慢,耗时长。因此,要使详细的物理图谱成为现实,需要更有效率的技术。目前最有效的作图技术,也是能对大型基因组产生最详尽图谱的技术,是 STS作图 。一个序列标记位点(STS)是一段短的DNA序列,通常为100-500bp,易于识别,且在拟研究的染色体中仅出现一次。完成一套STS图谱需要收集来自单条染色体或一个完整染色体或基因组的重叠的DNA片段。
其基本原理如下图所示(图5)。在收集作图必需的数据时,需排列每一个STS,了解哪些片段包含有哪些STS。这些可以通过杂交分析来完成,但通常会使用PCR的方法,因为PCR更快捷。具体方法为将研究所用的DNA随机打断(需有6套一致的DNA片段供打断),然后依次采用单个STS检测它们所在的DNA片段,其中STS为人工合成并带有荧光标记,通过PCR在含有STS配对的片段上延伸。若两个STS距离足够近,那么它们出现在同一片段的概率将较大,利用荧光显微镜可以在多条片段上观察到间隔一致的两个标记。反之,两个标记距离越远,位于同一片段的概率就越小。实际上,与连锁分析计算图距的方式类似,STS图距是根据 分离频率 计算的,而不是观测到的影像距离,因为距离相近的标志物利用信号的有无作频率判别的依据较距离观测更容易、也更精确。基于此,以STS为物理标志的物理图谱得以完成。
以上过程留有两个需要补充说明的问题。
第一关于 STS的选择 。任何一个唯一的DNA序列均可作为STS,但需满足两个条件。首先, 它的序列必须是已知的 ,以便用PCR方法检测该STS在不同DNA片段中存在与否。其次, STS必须在拟研究的染色体上有唯一的定位 ,如果是多拷贝,将无法准确获取各标志物间的物理距离。
第二关于 STS作图的DNA片段 。其一来源是像前面所说的通过随机打断构建的文库。打断全DNA目前常用两种方法: 超声打断 和 酶打断 。超声打断一般使用的仪器为Covaris系列,酶打断可用片段化酶。这种随机打断的序列片段拥有重叠区,因而能组成克隆重叠群(clone contig),从而具备构建克隆文库的条件。只需将随机片段克隆到适当载体上,便制成了多个克隆文库的集合(起初有几套DNA就有几个克隆文库)。反之若拥有目的DNA的 克隆文库 ,与支持测序工作一样,它们也可用作STS分析。第二种来源是 放射杂交体 (radiation hybrid),这是种含有其他生物体染色体片段的啮齿类动物细胞。这项技术首先发展于20世纪70年代,当时人们发现将人类细胞暴露于3000-8000拉德剂量的X射线中,会使染色体随机断裂成碎片,放射剂量越大,产生的片段越小。这种处理对人类细胞是致死的,但若将瘦果照射的细胞与未经照射的仓鼠细胞或其他啮齿类细胞融合后,染色体碎片可以传递给后者。可利用化学试剂(如聚乙二醇)处理或暴露于仙台病毒中促进两种细胞融合。这种方法为STS作图提供所需的DNA片段,在人类基因组计划作图阶段发挥了重要作用。但实验对象似乎集中于动物。
总言之,基因组图谱绘制的方法多种多样,可以说各种图谱所能反应的DNA信息各不相同,各有其独到之处。例如STS图谱最为精确,但仍可能未包括所有的限制性位点,且其定位的DNA片段没有针对性,而限制性图谱则能将有用的限制性位点进行精准标定,尽管其要实现大序列片段的标定较为困难。又荧光原位杂交所得图谱较STS作图更直观,也更具针对性,操作不算复杂。与物理图谱相比,遗传图谱出现较早,精度与分辨率不高,但其绘图思想为STS作图提供思路,即凭借表型显隐性或信号的有无,计算频率,绘制图谱。
基因组图谱绘制有什么用?这在上述技术发明的初期恐怕未能明了。但随DNA测序的提出,以及不再是遥不可及的概念时,人们意识到基因组图谱能为测序提供框架。这是因为高等真核生物全基因组往往存在大量的重复区域,简单的重叠区拼接会在这些区域发生错位。因此事先绘制的图谱中,覆盖全基因组的各类标志物,无论是基因、限制性位点、STS位点等都能发现并对错误进行校正,基因组图谱能为后续基因组拼接与组装提供极大便捷。此外,将测序结果与基因组图谱结合,能将基因及其他有意义的特征定位于DNA序列中,以便后续开展限制性酶切、功能分析、遗传诊断等各方面的研究。早期对不同序列位点的研究成果积累,以及测序技术发展后对不同类群模式物种及相关物种全基因组序列的获取,才得以掌握大量基因组、转录组的信息。
既然基因组图谱能为所测序列的拼接组装提供参考,那么作图是测序的必要前提吗?关于这个问题,待更新至测序相关篇章时再做解答较合适。但就目前已知,小基因组的测序如细菌等,运用鸟枪法便能完整拼接,无需通过图谱校正。
[1] T. A. 布朗. 基因组3[M]. 第一版. 北京: 科学出版社, 2009.
[2] 田雨. 基于单拷贝序列的桑树染色体荧光原位杂交分析[D]. 西南大学, 2021. DOI:10.27684/d.cnki.gxndx.2021.002123.
组成生物体的化学元素⑴最基本的元素是C,基本元素有C、H、O、N,主要元素有C、H、O、N、P、S。.⑵P是核酸、磷脂、NADP+、ATP、生物膜等的组成成分,参与许多代谢过程。.血液中的Ca2+含量太低,就会出现抽搐,若骨中缺少碳酸钙,会引起骨质疏松。.K+对神经兴奋的传导和肌肉收缩有重要作用,当血钾含量过低时,心肌的自动节律异常,并导致心律失常。.K+与光合作用中糖类的合成、运输有关。
.水自由水和结合水比例会影响新陈代谢,自由水比例上升,生物体的新陈代谢旺盛,生长迅速。.相反,当自由水向结合水转化时,新陈代谢就缓慢。
生命的物质基础和基本单位。
动物细胞融合~直接融合就行了(不像植物,要先去细胞壁)
诱导细胞融合的方法有三种:生物方法(病毒)、化学方法(聚乙二醇peg)、物理方法(离心,震动,电刺激)。
某些病毒如:仙台病毒、副流感病毒和新城鸡瘟病毒的被膜中有融合蛋白(fusion
protein),可介导病毒同宿主细胞融合,也可介导细胞与细胞的融合,因此可以用紫外线灭活的此类病毒诱导细胞融合。
化学和物理方法可造成膜脂分子排列的改变,去掉作用因素之后,质膜恢复原有的有序结构,在恢复过程中便可诱导相接触的细胞发生融合。
细胞融合不仅可用于基础研究,而且还有重要的应用价值,在植物育种方面已经成功的有萝卜+甘蓝、粉蓝烟草+郎氏烟草、番茄+马铃薯等等。而动物细胞融合技术最重要的用途是制备单克隆抗体。
(上面那段是网上找的,但我记得~番茄+马铃薯没有成功。。。)