詳細(xì)介紹
Controllable NOdonor<NO-Rosa5>
在任意范圍、時間通過可視光照射釋放NO的試劑
Controllable NOdonor<NO-Rosa5>是通過黃綠色可視光(530~590 nm)的照射釋放出一氧化氮(Nitric oxide,NO)的Photo-controllable NO donor。利用光毒性低的可視光照射可以在時間空間上控制NO的釋放,有利于各種細(xì)胞內(nèi)信號傳輸相關(guān)的NO生理現(xiàn)象研究。
※本產(chǎn)品僅供科研使用。
※本產(chǎn)品基于名古屋市立大學(xué)的中川秀彥教授的研究成果商品化而成。
◆Memo
關(guān)于NO研究中Photo-controllable NO donor的意義及問題點
雖然一氧化氮是分子量僅有30的氣體分子,但是在生物體內(nèi)作為信號傳輸物質(zhì)而發(fā)揮作用,因此闡明其生理意義是一項重要的課題。下文闡述了一些與NO研究相關(guān)的生理現(xiàn)象。
● 血管舒張(vasodilation)
● 神經(jīng)傳輸(neurotransmission)
● 血小板黏附(platelet adhesion)
● 炎癥反應(yīng)(inflammation)
NO的氣體分子是通過生物體內(nèi)的NO合成酶產(chǎn)生,但在生理條件下極其不穩(wěn)定,半衰期約為幾秒左右。因此,NO被認(rèn)為是在生物體內(nèi)產(chǎn)生后,僅在非常狹小的范圍(<100 μm)內(nèi)起作用的局部信號傳輸物質(zhì),因此,期待能夠闡明NO作為媒介參與的局部信號傳輸?shù)囊饬x。然而,由于NO是不穩(wěn)定的氣體分子,難以用于實驗中,于是NO donor便被用于驗證NO生理效果。
NO donor是在水溶液中分解,并緩慢釋放NO的化合物群的總稱。不同NO釋放效率以及半衰期各異的化合物被開發(fā)成各種產(chǎn)品。然而,使用以前的NO釋放劑,會使實驗溶液全部均一地釋放出NO,導(dǎo)致很難觀察到原來的NO作用于局部的瞬時效果。為了解決該問題,近年來已開發(fā)出幾種光反應(yīng)性的NO donor如“Photo-controllable NO donor”,1) 需要UV光的試劑類,或2) 主要使用金屬絡(luò)合物的試劑類,但無論哪種都有難以適用于活細(xì)胞實驗的缺點(參照表格)。
名古屋市立大學(xué)的中川秀彥教授等人克服了至今的問題,成功開發(fā)出不含金屬絡(luò)合物,毒性低且能在時間空間上控制NO釋放,并通過可視光控制的Photo-controllable NO donor——NO-Rosa5(Controllable NOdonor)。使用本產(chǎn)品,可以在任意時間以及任意局部控制NO釋放,作為研究NO的新工具而備受期待。
普通NO donor | Photo-controllable NO donor | |||
UV光控型 | 金屬絡(luò)合物 | Controllable Nodonor | ||
NO釋放原理 | 自發(fā)性分解 | 光分解后自發(fā)分解 | 光分解 | 光分解 |
光照 | —— | UV光 | 可視光、近紅外光 | 可視光 |
(~300 nm) | (530~590 nm) | |||
時間控制 | 困難 | 可以 | 可以 | 可以 |
空間控制 | 不可以 | 可以 | 可以 | 可以 |
光毒性 | —— | 毒性* | 毒性低 | 毒性低 |
化合物的細(xì)胞毒性 | 與化合物有關(guān) | 低 | 高 (金屬毒性) | 低 |
◆參考文獻
1. | Ieda, et al., Sci. Rep., 9, 1430, (2019) ,"Structure-efficiency relationship of photoinduced electron transfer-triggered nitric oxide releasers."
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2. | Ieda, et al., Chem. Pharm. Bull., 67, 576~579 (2019), "In cellullo and ex vivo availability of yellowish-green-light-controllable NO releaser."
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3. | Okuno, et al., Org. Biomol. Chem., 15, 2791~2796 (2017), "A yellowish-green-light-controllable nitric oxide donor based on N-nitrosoaminophenol applicable for photocontrolled vasodilation." |
◆原理
本試劑將Rosamine色素骨架用作光吸收天線,在吸收黃綠色光(530~590 nm)時,誘導(dǎo)光致電子轉(zhuǎn)移(PeT: Photoinduced electron Transfer),釋放出NO。
◆特點
● 通過黃綠色光(530~590 nm;大吸收λmax~560 nm)引發(fā)NO釋放。
● 非光照射時,NO釋放量被抑制在極其微小的程度*1 。
● 推薦使用濃度10 μM,未發(fā)現(xiàn)細(xì)胞毒性。
● 已驗證了在培養(yǎng)細(xì)胞系,ex vivo主動脈血管舒張實驗中的生物活性。
● 已證實顯微鏡的543 nm射線(He- Ne射線)以及氙燈可作為光源使用。
*1 請務(wù)必注意實驗中的環(huán)境光線。
◆操作方法概要
※以下實驗步驟僅供參考。請根據(jù)具體實驗?zāi)康倪M行探討。
1. 制備含有Controllable NOdonor的培養(yǎng)基
2. 去除培養(yǎng)基
3. 更換含有Controllable NOdonor的培養(yǎng)基*2
4. 培養(yǎng)30分鐘以上
5. 在任意時間、部位進行光照,然后進行各種成像*3 或生化學(xué)分析
*2 也可不更換培養(yǎng)基,直接添加Controllable NOdonor。
*3 各種成像中使用熒光物質(zhì)作為檢測系統(tǒng)時,需要注意熒光物質(zhì)的選擇。詳見下文中的“實驗指導(dǎo)”。
實驗注意
本產(chǎn)品有可能因?qū)嶒灜h(huán)境的光線(室內(nèi)熒光燈或陽光)分解,釋放出NO。在制備溶液以及進行實驗時盡量保持避光。
◆應(yīng)用實例
■ 通過NO電極定量NO釋放活性
作為in vivo NO釋放模型,用黃綠色光(530~590 nm帶通濾波器)照射含10 μM Controllable NOdonor、100 mM HEPES(pH7.3)、0.1% DMSO的溶液,通過NO電極定量釋放的游離NO濃度。連續(xù)300秒照射時,大可觀察到4 μM的NO(左)。照射時間每20秒脈沖一次時,則可觀察到階段性的NO釋放。隨著試劑消耗,NO的釋放量也逐漸減少(右)。
■ 使用NO檢測試劑實現(xiàn)NO釋放活性可視化
用綠色熒光NO檢測試劑DAF-FM(10 μM)前處理HEK293T細(xì)胞30分鐘后,用PBS清洗細(xì)胞,在添加Controllable NOdonor的條件下培養(yǎng)30分鐘。使用NO檢測試劑DAF-FM的熒光強度觀察氙氣光源(帶通濾波器 530~590 nm)照射前后細(xì)胞內(nèi)的NO量。由于光照后DAF-FM的熒光強度顯著增強,可以看出通過光照促使NO釋放。
■ 通過局部的光照使特定部位釋放NO
用熒光NO檢測試劑DAF-FM DA(10 μM)前處理HEK293T細(xì)胞30分鐘后,用PBS清洗細(xì)胞,在添加Controllable NOdonor的條件下培養(yǎng)60分鐘。使用共聚焦顯微鏡的543 nm射線光照白圈部分(直徑31 μm),通過DAF-FM檢測NO的釋放??梢源_認(rèn)僅白圈部分釋放出NO。使用本試劑,可通過光在時間空間上控制NO的釋放。
■ ex vivo 血管舒張實驗
將分離的大鼠主動脈切片浸于填滿Krebs緩沖液的Magnus 試管中,并添加抑制內(nèi)源性NO產(chǎn)生的NO合成酶抑制劑L-NAME(100 μM)。接著,添加去甲腎上腺素(10 μM)使血管進入收縮狀態(tài)。即使用綠光(530~590 nm)照射3分鐘,也未發(fā)現(xiàn)光自身對血管收縮有效果(圖中①)。但添加Controllable NOdonor(10 μM)后照射綠光則可觀察到明顯的血管舒張(圖中②④)。停止光照后,再次發(fā)現(xiàn)血管收縮(圖中③⑤)。雖然sGC(soluble guanylyl cyclase)-cGMP路徑參與NO引起的血管舒張,但在該狀態(tài)下添加sGC抑制劑ODQ(10 μM)的話,綠光照射也能抑制血管擴張(圖中⑥)。實驗結(jié)果可以看出使用Controllable NOdonor通過光照能夠控制血管舒張。
■ 評價細(xì)胞毒性
向HEK293T細(xì)胞中分別添加10(推薦濃度)、30、100 μM的Controllable NOdonor并培養(yǎng)48小時后,使用WST-8分析評價細(xì)胞存活率。30 μM以下的細(xì)胞存活率得以維持,但在高濃度的100 μM中發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞毒性。本試劑推薦使用10 μM。
◆實驗指導(dǎo)
光譜信息
Controllable NOdonor擁有下圖所示的吸收和熒光光譜。530~590 nm的光照可以有效地釋放出NO。另外,由于含有Rosamine骨架,請注意在500~600 nm的光照下激發(fā),會觀察到紅色熒光。
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熒光染料選擇指導(dǎo)
由于Controllable NOdonor在500~600 nm光照下會釋放NO,在實驗中同時使用熒光物質(zhì)(熒光色素,熒光檢測試劑,熒光蛋白等)時,請務(wù)必注意以下幾點。建議提前探討Controllable NOdonor的熒光特性是否會影響目的熒光物質(zhì)的觀察。
(1)避免使用紅色熒光物質(zhì)
原因如下,在500~600 nm范圍內(nèi)不推薦使用含有激發(fā)波長的紅色熒光物質(zhì)。
1. 通過激發(fā)光的照射,誘導(dǎo)Controllable NOdonor的NO釋放。
2. 觀察到Controllable NOdonor的Rosamine骨架來源的熒光。
(2)可同時使用的熒光物質(zhì)
以下波長范圍的熒光物質(zhì)可以與Controllable NOdonor同時使用。
激發(fā)波長<500 nm的熒光物質(zhì)(藍色熒光物質(zhì)或綠色熒光物質(zhì)等)
激發(fā)波長>600 nm的近紅外熒光物質(zhì)
※確認(rèn)NO的釋放推薦使用綠色熒光NO檢測試劑DAF-FM DA
◆產(chǎn)品列表
產(chǎn)品編號 | 產(chǎn)品名稱 | 包裝 |
FDV-0032 | Controllable NOdonor<NO-Rosa5> | 0.25 mg |