考马斯亮蓝

考马斯亮蓝(Coomassie Brilliant Blue)是两种三苯甲烷衍生物染料(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。其名“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布莱克利(Blackley)的染料公司(Levinstein Ltd.)作为贸易名使用,用来售卖一些酸性羊毛染料。

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(今加纳库马西)。

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。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年由住在德國Elberfeld的Max Weiler生產後來陸續發現了多種有機化學合成這種染料的方法。Var目前发表的生化論文中,通常把這些染料統稱“考馬斯”而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含有“考馬斯”的染料,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。例如默克索引(第10版)列出了具有完全不同的結構的考馬斯藍。

染料的颜色
後綴帶R的考馬斯亮藍R-250,R意指紅色,这是因為考馬斯亮藍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。

這兩種染料的顏色与溶液的酸堿性有关。考馬斯亮藍G型已經研究得比較詳細。 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.

這種染料也會與陰離子去垢劑十二烷基硫酸鈉形成複合物。這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。薄膜随后被放置于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。

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。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,首次出现使用考马斯亮蓝G让聚丙烯酰胺凝胶中的蛋白条带变得可见的报道,其中染料被溶解在含有甲醇的乙酸溶液中。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。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。

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。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。

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。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。它的作用是先于抗体的染色,使之可以作为对照。

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。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。两组脊髓损伤大鼠中,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。 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。

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.

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。

参考文献
延伸阅读
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外部链接

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