Cianina: differenze tra le versioni

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'''Cianina''' è il nome non-sistematico di una famiglia di coloranti sintetici che appartiene alla categoria dei [[metino|polimetini]]. Il nome "cianina" deriva dalla parola "[[ciano]]", una sfumatura tra il blu e il verde e deriva dalla parola greca {{Lang|grc|κυάνεος}}/{{Lang|grc|κυανοῦς}} ''(kyaneos/kyanous)'', ovvero "blu scuro".

Le cianine erano e sono tuttora in uso nelle industrie, solo recentemente hanno visto una applicazione nelle [[biotecnologie]] per marcature o analisi specifiche. Possiedono un carattere [[fluorescente]] che copre lo spettro che va da dall'[[IRinfrarosso]] a all'[[UVultravioletto]], in basa alla struttura chimica. Attualmente ritroviamo in letteratura un gran numero di coloranti che rientrano in questa famiglia.

== Struttura ==

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II = Emicianine,<br />

III = Cianine chiuse]]

Esistono tre tipologie di cianine:<ref>{{citeCita booklibro|last1cognome1=Kim|first1nome1=Eunha|last2cognome2=Park|first2nome2=Seung Bum|editor1curatore-lastcognome1=Demchenko|editor1curatore-firstnome1=Alexander P.|titletitolo=Advanced Fluorescence Reporters in Chemistry and Biology I: Fundamentals and Molecular Design Volume 8 of Springer Series on Fluorescence|datedata=2010|publishereditore=Springer|___locationcittà=Berlin|isbn=9783642047022978-3-642-04702-2|pagep=172|url=https://books.google.com/books?id=oaA8Msj61JEC&pg=PA172|chaptercapitolo=Discovery of New Synthetic Dyes: Targeted Synthesis or Combinatorial Approach?}}</ref>

* ''Streptocianine ''o ''cianine a catena aperta'':

: R₂N⁺=CH[CH=CH]''_n''-NR₂ <bigspan style="font-size: 120%;">'''(I)'''</bigspan>

* ''Emicianine'':

: Aril=N⁺=CH[CH=CH]''_n''-NR₂ <bigspan style="font-size: 120%;">'''(II)'''</bigspan>

* ''Cianine a catena chiusa'':

: Aril=N⁺=CH[CH=CH]''_n''-N=Aril <bigspan style="font-size: 120%;">'''(III)'''</bigspan>

dove due atomi di azoto sono legati da una catena di polimetini.<ref name="ernst">{{citeCita journalpubblicazione|vauthorscoautori=Ernst LA, Gupta RK, Mujumdar RB, Waggoner AS|titletitolo=Cyanine dye labeling reagents for sulfhydryl groups|journalrivista=Cytometry|volume=10|issuenumero=1|pagespp=3–103-10|datedata=Jan 1989|pmid=2917472|doi=10.1002/cyto.990100103}}</ref> Entrambi gli azoto prendono indipendentemente parte in un ciclo eteroaromatico, come pirrolo, imidazolo, tiazolo, piridina, indolo, chinolina, benzotiazolo, etc.

== Storia e usi in industria ==

Le cianine furono sintetizzate per la prima volta più di un secolo fa. Furono adoperate immediatamente per aumentare l'intervallo di sensibilità per emulsioni fotografiche, ad esempio aumentare il numero di lunghezze d'onda che formano un 'immagine su una pellicola, così da renderla pancromatica. Le cianine sono attualmente usate anche per [[CD-R]] e [[DVD-R]]. Quelle sfruttaresfruttate sono principalmente di colore verde o blu chiaro e hanno una bassa stabilità chimica; questo rende i dischi provvisti di cianine instabili inutilizzabili per l'archiviazione classica fornita da CD e DVD, poiché i files diventerebbe illeggibili dopo pochi anni. Tuttavia recenti dischi di cianine sono stati provvisti di stabilizzanti che rallentano il deterioramento in maniera significativa. In media possiedono una vita di archiviazione che raggiunge e supera i 75 anni. Altri coloranti usati in CD-R sono la [[ftalocianina]] e [[azocomposti]].

== Cianine per le biotecnologie ==

Le Cianine sono generalmente sintetizzate da 2, 3, 5 or 7 strutture di metini, con gruppi funzionali su uno od entrambi gli atomi di azoto delle catene, così da poter essere legati chimicamente agli [[acidi nucleici]] o alle [[proteine]]. La marcatura è effettuata con finalità di quantificazione o visualizzazione. Alcune applicazioni biologiche possibili includono l'ibridazione genomica comparativa, i [[Microarray di DNA|microarray]] usati in trascrittomica e vari studi applicati alla [[proteomica]], come ad esempio la localizzazione di RNA,<ref>{{citeCita journalpubblicazione|vauthorsautore=Blower MD, Feric E, Weis K, Heald R|titletitolo=Genome-wide analysis demonstrates conserved localization of messenger RNAs to mitotic microtubules|journalrivista=The Journal of Cell Biology|volume=179|issuenumero=7|pagespp=1365–731365-73|datedata=DecDic 2007|pmid=18166649|pmc=2373496|doi=10.1083/jcb.200705163|url=http://www.jcb.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=18166649}}</ref> l'interazione molecolare studiata tramite trasferimento energetico di fluorescenza ([[Trasferimento di energia per risonanza|FRET]]) e saggi immunometrici fluorescenti.

Le cianine sono disponibili con varie modificazione, come ad esempio provvisti di sostituenti [[metile|metilici]], [[etile|etilici]] o [[butile|butilici]], oppure con gruppi [[carbossilici]], acetilmetossilici o sulfurei (che donano idrofilicità alla molecola).<ref name="CYanine">[http://www.interchim.fr/ft/B/BB7493.pdf CYanine] dyes</ref>

Riga 59:

| 670

| 792

| QY 0.27<ref name="Mujumdar_1993">{{citeCita journalpubblicazione|vauthorscoautori=Mujumdar B, Ernst A, Mujumdar SR, Lewis CJ, Waggoner AS|titletitolo=Cyanine dye labeling reagents: Sulfoindocyanine succinimidyl esters|journalrivista=Bioconjugate Chemistry|datedata=Mar 1993|volume=4|issuenumero=2|pagespp=105–111105-111|doi=10.1021/bc00020a001}}</ref>

|-

| Cy5.5

Riga 65:

| 694

| 1128

| QY 0.28<ref>{{citeCita journalpubblicazione|vauthorscoautori=Umezawa K, Matsui A, Nakamura Y, Citterio D, Suzuki K|titletitolo=Bright, color-tunable fluorescent dyes in the Vis/NIR region: establishment of new "tailor-made" multicolor fluorophores based on borondipyrromethene|journalrivista=Chemistry|volume=15|issuenumero=5|pagespp=1096–1061096-106|yearanno=2009|pmid=19117043|doi=10.1002/chem.200801906}}</ref>

|-

| Cy7

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Em (nm): Lunghezza d'onda di emissione in [[Nanometro|nanometri]]

PM: [[Massa molecolare|Peso Molecolare]]

QY: [[Resa quantica|Resa quantica<br />]]

]]

== Principali cianine ==

Le cianine (Cy) rimpiazzano efficacemente i coloranti convenzionali come la [[Fluoresceina]] (FITC) e la [[rodamina]] (TRITC, RRX), dimostrandosi più brillante e con una fluorescenza più stabile.

* Cy 3 e Cy5 sono i più adoperati, tipicamente sfruttati assieme per una rilevazione in due colori.<br />

[[File:Cy3_Cy5_dyes.gif|destra|300x300px]]

'''Cy3''' fluoresce tra il giallo e il verde (~550 [[Nanometro|nm]] di eccitazione, ~570&nbsp;nm di emissione), mentre '''Cy5''' è fluorescente nel rosso (~650 di eccitazione, 670&nbsp;nm di emissione).<ref>{{cita web|url=http://www.jacksonimmuno.com/technical/f-cy3-5.asp|authorautore=Jackson ImmunoResearch|titletitolo=Cyanine Dyes (Cy2, Cy3, and Cy5)|workaccesso=|accessdate=2008-10-31 ottobre 2008}}</ref> Cy3 può essere seguito tramite vari fluorometri, sensori di immagine e microscopi con filtri standard per la tetrametilrodamina (TRITC). Grazie al tipico [[coefficiente di estinzione molare]], questo colorante può essere facilmente detectatorilevato già ad occhio nudo sia su supporti in gel, sia in soluzione.

Cy5 è divenuto tanto popolare da rimpiazzare tutti i coloranti sul rosso-lontano grazie all'elevato coefficiente di estinzione molare (può essere rilevato fino ad 1nmol di campione ad occhio nudo su gel [[elettroforesi]]) e grazie al suo massimo di emissione nella regione rossa, dove molti CCD detector hanno il massimo di sensibilità e i campioni biologici hanno il minimo rumore di fondo.

Gli scanner hanno ora in uso laser a varie lunghezze d'onda (tipicamente 532 [[Metro|nm]] e 635 [[Metro|nm]]) e filtri per lunghezze d'onda (550-600 [[Metro|nm]] e 655-695 [[Metro|nm]]) per ridurre le contaminazione di fondo. Essi sono, dunque, in grado di distinguere facilmente i colori da Cy3 e da Cy5 e riescono anche a quantificare la marcatura di Cy3 e Cy5 in un campione (detection multiparametrica).

*  Altre cianine utili:

'''Cy3.5''' può rimpiazzare la SolfoRodamina 101.

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=== Cy alternative ===

Sono stati sviluppati molti analoghi degli standard Cy 2 / 3 / 3.5 / 5 / 5.5 / 7 / 7.5, su cui sono presenti differenti modificazioni: coloranti [[Alexa Fluor]], coloranti [[Dylight, FluoProbes]], Sulfo-Cianine<ref>[{{Cita web |url=http://www.cyandye.us/ |titolo=Cyandye, LLC] |accesso=14 settembre 2017 |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20181003073347/http://www.cyandye.us/ |dataarchivio=3 ottobre 2018 |urlmorto=sì }}</ref>, coloranti Seta<ref>[http://www.setabiomedicals.com/ SETA BioMedicals]</ref>, IRIS da Cyanine Technologies<ref>{{Cita web|url=http://www.cyanines.eu/life-science/products/iris-dyes|urlmorto=sì|urlarchivio=https://archive.is/20150126174359/http://www.cyanines.eu/life-science/products/iris-dyes|dataarchivio=26 gennaio 2015}}</ref> e molti altri possono essere usati indifferentemente con coloranti della serie Cy nella stragrande maggioranza delle applicazioni biochimiche, con anche molti vantaggi in solubilità, fluorescenza o fotostabilità.<ref>[http://www.interchim.fr/ft/F/FP488c.pdf FluoProbes488 comparison to FITC, Cyanine2]</ref><ref>[http://www.interchim.fr/ft/F/FP547c.pdf FluoProbes547H comparison in Confocal Microscopy]</ref>

=== Suscettibilità del Cy5 all'ozono ===

Nel 2003, i ricercatori della Inpharmatics e di [[Agilent Technologies|Agilent]] hanno pubblicato, sulla rivista ''[[Analytical Chemistry]]'', un articolo circa il fatto che i microarrays che sfruttavano Cy5 mostravano una qualità dei dati variabile in progressivo peggioramento, ciò a causa della presenza dell'[[ozono]] ambientale. L'esposizione a livelli di ozono superiori a 5-10 ppm per 10-30 secondi causava una caduta della riproducibilità dei dati acquisiti con Cy5-microarrays. Livelli di ozono ancora superiori (>100 ppb) causano danni anche su Cy3.<ref name="fare">{{Cita pubblicazione| autore = Fare TL, Coffey EM, Dai H, He YD, Kessler DA, Kilian KA, Koch JE, LeProust E, Marton MJ, Meyer MR, Stoughton RB, Tokiwa GY, Wang Y | titolo = Effects of atmospheric ozone on microarray data quality | rivista = Analytical Chemistry | volume = 75 | numero = 17 | data = Set 2003 | pp=4672-5|doi=10.1021/ac034241b|PMID=14632079}}Parametro <code style="color:red;">titolo</coderef> vuotoEsistono osul mancantemercato ([[Discussionistrumenti modulo:Citazione/Aiuto#citationche missingsembra title|aiuto]])riescano ad allontanare l'ozono ambientali entro determinati limiti, ma non è stata ancora verificata l'effettiva efficacia.

[[Categoria:Errori del modulo citazione - citazioni senza titolo]]</ref> Esistono sul mercato strumenti che sembra riescano ad allontanare l'ozono ambientali entro determinati limiti, ma non è stata ancora verificata l'effettiva efficacia.

== Applicazioni ==

[[File:Gloeotrichia_in_Sytox.jpg|destra|miniatura|Un [[Cyanobacteria|cianobatterio]] colorantocolorato di verde attraversoper mezzo di una cianina]]

Le cianine sono adoperate per marcare proteine, [[anticorpi]], peptidi, sonde per acidi nucleici e qualsiasi altro tipo di biomolecola adoperata in varie tecniche di detection basate sulla fluorescenza, come ad esempio la [[citometria a flusso]], [[microscopia]] (principalmente nello spettro del visibile, ma anche in UV e IR), saggi in micropiastre, [[microarray]] e molto altro.

==== Marcatura di acidi nucleici ====

In esperimenti di microarray, il [[DNA]] o l'[[RNA]] può essere marcato sia con Cy3 sia con Cy5, in quanto portano il gruppo reattivo N-idrossisuccinimmidil [[estere]] (NHS-estere). Dal momento che questo gruppo reagisce senza difficoltà soltanto con [[ammine]] alifatiche, di cui gli acidi nucleici sono sprovvisti, è necessario modificare precedentemente il campione con gruppi amminoallilici. Questa operazione è effettuata incorporando nucleotidi modificati durante reazioni di amplificazione. Una buona resa è ottenuta quando si raggiunge una marcatura ogni 60 basi, poiché marker troppo vicini tra loro provocherebbero un effetto di [[Smorzamento (fluorescenza)|smorzamento]] del segnale (quenching effect).

==== Marcatura di Proteineproteine ====

Anche per questa operazione, come per gli acidi nucleici, la marcatura è possibile grazigrazie al gruppo reattivo terminale NHS-estere o al gruppo maleimide, poiché reagiscono con i gruppi [[Tioli|tiolicitioli]]ci dei residui di [[cisteina]].

Cy5 è sensibile ai campi elettrici, infatti può subire variazioni nell'emissione (sia in positivo, sia in negativo) a causa di conformazioni differenti della proteina a cui è legato (diversi gruppi carichi esposti). La velocità di questa variazione può essere misurata per la determinazione di parametri cinetici enzimatici, sfruttando esperimenti di [[Trasferimento di energia per risonanza|FRET]].

Cy3 e Cy5 sono adoperati in proteomica per marcare due campioni distinti e poterli mescolare, in maniera tale da poter condurre un unico esperimento e avere sempre i due campioni riconoscibili.<ref>{{Cita pubblicazione|autore = Unlü M, Morgan ME, Minden JS | titolo = Difference gel electrophoresis: a single gel method for detecting changes in protein extracts | rivista= Electrophoresis | volume = 18 | numero = 11 | pp = 2071-7 | data = Ott 1997 | doi=10.1002/elps.1150181133|PMID=9420172}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|autore= Osterman IA, Ustinov AV, Evdokimov DV, Korshun VA, Sergiev PV, Serebryakova MV, Demina IA, Galyamina MA, Govorun VM, Dontsova OA | titolo = A nascent proteome study combining click chemistry with 2DE | rivista = Proteomics | volume = 13 | numero = 1 | pp = 17-21 | data = Gen 2013 | doi=10.1002/pmic.201200393|url=https://www.cyandye.com/A_nascent_proteome_study_combining_click_chemistry_with_2DE.pdf|PMID=23161590|Copia archiviata|accesso=14 settembre 2017|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20150630075256/https://www.cyandye.com/A_nascent_proteome_study_combining_click_chemistry_with_2DE.pdf|dataarchivio=30 giugno 2015|urlmorto=sì}}</ref> Questa possibilità elimina la variabilità causata da differenti condizioni sperimentali, inevitabili quando si lanciano due esperimenti in tempi differenti. Questa variabilità generalmente impedisce l'uso di software automatici per l'acquisizione dei dati dopo l'esperimento, viceversa tramite questa marcatura l'automatizzazione diviene molto semplice.

Cy3 e Cy5 sono adoperati in proteomica per marcare due campioni distinti e poterli mescolare, in maniera tale da poter condurre un unico esperimento e avere sempre i due campioni riconoscibili.<ref>{{Cita pubblicazione|volume=18|doi=10.1002/elps.1150181133|PMID=9420172}}Parametro <code style="color:red;">titolo</code> vuoto o mancante ([[Discussioni modulo:Citazione/Aiuto#citation missing title|aiuto]])

[[Categoria:Errori del modulo citazione - citazioni senza titolo]]</ref><ref>{{Cita pubblicazione|volume=13|doi=10.1002/pmic.201200393|url=https://www.cyandye.com/A_nascent_proteome_study_combining_click_chemistry_with_2DE.pdf|PMID=23161590}}Parametro <code style="color:red;">titolo</code> vuoto o mancante ([[Discussioni modulo:Citazione/Aiuto#citation missing title|aiuto]])

[[Categoria:Errori del modulo citazione - citazioni senza titolo]]

[[Categoria:Errori del modulo citazione - citazioni con URL nudi]]</ref> Questa possibilità elimina la variabilità causata da differenti condizioni sperimentali, inevitabili quando si lanciano due esperimenti in tempi differenti. Questa variabilità generalmente impedisce l'uso di software automatici per l'acquisizione dei dati dopo l'esperimento, viceversa tramite questa marcatura l'automatizzazione diviene molto semplice.

== Note ==

<References />

{{reflist|2}}

== Altri progetti ==

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== Collegamenti esterni ==

* {{Collegamenti esterni}}

{{Controllo di autorità}}

[[Categoria:Composti dell'ammonio quaternario]]