형광 염화물 센서

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형광 염화물 센서는 화학 분석에 사용됩니다.생리적 과정에 염화물(Cl⁻)이 관여하는 것을 발견함으로써 살아있는 세포에서 세포⁻ 내 Cl의 측정과 아래에 언급된 형광 도구의 개발을 자극한다.

퀴놀린계 염료

퀴놀리늄 기반⁻ Cl 지표는 4차 ^[1]질소로 복소환 유기화합물의 형광을 억제하는 할로겐화물의 능력에 기초한다.형광은 선형 스턴-볼머 관계와의 충돌 메커니즘에 의해 급랭된다.

$({displaystyle {F_{0}}}{F}}=1+K([Cl^{-})})})$

여기서:
${\displaystyle {F\mathrm{}}_{}}$ 0$(\$은 할로겐화물이 없는 경우의 형광입니다.
$(디스플레이 스타일$ F$)$는 할로겐화물 존재 시 형광입니다.
${\displaystyle K}${\$displaystyle$ K$}$는 Stern-Volmer 담금질 상수이며, 염화물 농도에 따라 선형으로 [$C$l${\displaystyle {}^{}}$-$$] ${\display$ [ Cl$^$ { - }$$$\}{\displaystyle }$ .

따라서 퀴놀린 기반 인디케이터는 단파장 염료이며, 신호는 단일 파장에서 형광을 모니터링하여 발생한다.퀴놀리늄 염료로는 할로겐화물 농도의 래티오메트릭 측정이 불가능합니다.충돌 담금질 역학은 확산 제한에 한정되며, 이러한 지표는 밀리초 미만의 시간 분해능을 제공합니다.퀴놀리늄계 염료는 pH의 생리적 변화에 민감하지 않지만 강한 표백과 자외선 들뜸을 요구하기 때문에 생물에 해롭다.퀴놀리늄은 세포 내에서 자연적으로 발생하지 않기 때문에 세포 부하가 필요하다.하지만, 퀴놀리늄 기반의 염료는 세포 내에 완벽하게 유지되지 않고 세포 내 소기관들을 쉽게 목표로 삼을 수 없습니다.또한 특정 유형의 셀에 대해서만 설계할 수 없습니다.

가장 많이 사용되는 퀴놀리늄계 Cl⁻ 지표는 6-메톡시-1-(3-술포나토프로필) 퀴놀리늄(SPQ), 6-메톡시-N-에틸퀴놀륨Cl⁻(MEQ), N-(6-메톡시키놀릴)-아세토에틸에스테르(MQAE)이다.

YFP 기반⁻ Cl 센서

클라인디케이터는⁻ 황색형광단백질(YFP)과 같은 내생적으로 발현되는 형광단백질에 기초하여 설계할 수 있다.염료 기반 프로브에 비해 내생적으로 발현되는 프로브의 장점은 프로모터(유전자학)의 선택에 의해 세포 유형 특이성을 달성할 수 있다는 것이다.YFP 기반 인디케이터는 녹색 형광 단백질(GFP)의 돌연변이 형태입니다.YFP는 4점 돌연변이를 포함하고 있으며, GFP에 비해 들뜸과 방출 스펙트럼이 적색 편이이며, YFP 형광은 다양한 작은 음이온에 민감하며, 상대 효력이 요오드 > 질산염 > 브롬화물 > 포름산염 ^[2]> 아세테이트이다.이러한 작은 음이온에 대한 YFP 감도는 발색단 ^[3]근처의 지면 상태 결합에 의해 발생하며, 발색단 이온화 상수와 그에 따른 형광 방출을 명백히 변화시킨다.YFP의 형광은 [Cl⁻]과 pH에 민감합니다.그 효과는 완전히 되돌릴 수 있다.

YFP는 눈에 보이는 범위에서 흥분하며 유전적으로 암호화된 프로브입니다.YFP 기반⁻ Cl 센서는 Cl 연관성/해리의⁻ 동력이 다소 낮습니다.YFP 돌연변이의 하프타임 연관/분리 상수는 50ms(YFP-H148Q I152L) ~ 2초(YFP-H148Q V163S)입니다.형광 표시기가 하나의 형광 단백질만을 기반으로 하는 경우, 그것은 비율 측정이 허용되지 않습니다.따라서 ratiometric 형광 지표에 대한 근거는 다음과 같다.

FLET 기반의 유전자 부호화⁻ Cl 지표

쾨르스터 공명 에너지 전달(FRET) 기반의 Cl 지표는 폴리펩타이드 링커를 통해 연결된 시안 형광 단백질(CFP)과 YFP의 두 가지 형광 단백질로 구성된다.이를 통해 YFP의 Cl⁻ 감도 및⁻ CFP의 Cl 불감도에 기반한 래티오메트릭⁻ Cl 측정이 가능합니다.Clomeleon^[4] 및 Cl^−[5] Sensor는 살아있는 세포의 염화물 활성에 대한 비침습적 비율 모니터링을 가능하게 하는 FLET 기반 Cl 지표입니다.

메모들

레퍼런스

• Verkman, AS (1990). "Development and biological applications of chloride-sensitive fluorescent indicators". American Journal of Physiology. 259 (3 Pt 1): C375–C388. doi:10.1152/ajpcell.1990.259.3.C375. PMID 2205105.
• Wachter, RM; Remington, SJ (1999). "Sensitivity of the yellow variant of green fluorescent protein to halides and nitrate". Current Biology. 9 (17): R628–R629. doi:10.1016/S0960-9822(99)80408-4. PMID 10508593. S2CID 1178098.
• Jayaraman, S; Haggie, P; Wachter, RM; Remington, SJ; Verkman, AS (2000). "Mechanism and cellular applications of a green fluorescent protein-based halide sensor". Journal of Biological Chemistry. 275 (9): 6047–6050. doi:10.1074/jbc.275.9.6047. PMID 10692389.
• Kuner, T; Augustine, GJ (2000). "A genetically encoded ratiometric indicator for chloride: capturing chloride transients in cultured hippocampal neurons". Neuron. 27 (3): 447–459. doi:10.1016/S0896-6273(00)00056-8. PMID 11055428. S2CID 18494393.
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