Dicationic styryl dyes for colorimetric and fluorescent detection of nucleic acids
Creators
- 1. Chulalongkorn University
- 2. University of California, Santa Cruz
Description
Nucleic acid staining dyes are important tools for the analysis and visualizing of DNA/RNA in vitro and in the cells. Nevertheless, the range of commercially accessible dyes is still rather limited, and they are often very costly. As a result, finding nontoxic, easily accessible dyes, with desirable optical characteristics remains important. Styryl dyes have recently gained popularity as potential biological staining agents with many appealing properties, including a straightforward synthesis procedure, excellent photostability, tunable fluorescence, and high fluorescence quantum yield in the presence of nucleic acid targets with low background fluorescence signals. In addition to fluorescence, styryl dyes are strongly colored and exhibit solvatochromic properties which make them useful as colorimetric stains for low-cost and rapid testing of nucleic acids. In this work, novel dicationic styryl dyes bearing quaternary ammonium groups are designed to improve binding strength and optical response with target nucleic acids which contain a negatively charged phosphate backbone. Optical properties of the newly synthesized styryl dyes have been studied in the presence and absence of nucleic acid targets with the aim to find new dyes that can sensitively and specifically change fluorescence and/or color in the presence of nucleic acid targets. The binding interaction and optical response of the dicationic styryl dyes with nucleic acid were superior to the corresponding monocationic styryl dyes. Applications of the developed dyes for colorimetric detection of DNA in vitro and imaging of cellular nucleic acids are also demonstrated.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
أصباغ تلوين الحمض النووي هي أدوات مهمة لتحليل وتصور الحمض النووي/الحمض النووي الريبي في المختبر وفي الخلايا. ومع ذلك، لا يزال نطاق الأصباغ التي يمكن الوصول إليها تجاريًا محدودًا إلى حد ما، وغالبًا ما تكون مكلفة للغاية. ونتيجة لذلك، لا يزال من المهم العثور على أصباغ غير سامة يمكن الوصول إليها بسهولة، مع خصائص بصرية مرغوبة. اكتسبت أصباغ الستايريل مؤخرًا شعبية كعوامل تلطيخ بيولوجية محتملة مع العديد من الخصائص الجذابة، بما في ذلك إجراء التخليق المباشر، والثبات الضوئي الممتاز، والفلورة القابلة للضبط، والعائد الكمومي الفلوري العالي في وجود أهداف الحمض النووي ذات إشارات الفلورة الخلفية المنخفضة. بالإضافة إلى التألق، فإن أصباغ الستايريل ملونة بقوة وتظهر خصائص سولفاتوكروميك مما يجعلها مفيدة كبقع ملونة للاختبار المنخفض التكلفة والسريع للأحماض النووية. في هذا العمل، تم تصميم أصباغ الستايريل المزدوجة الجديدة التي تحمل مجموعات الأمونيوم الرباعية لتحسين قوة الربط والاستجابة البصرية مع الأحماض النووية المستهدفة التي تحتوي على العمود الفقري للفوسفات سالب الشحنة. تمت دراسة الخصائص البصرية لأصباغ الستايريل التي تم تصنيعها حديثًا في وجود وغياب أهداف الحمض النووي بهدف العثور على أصباغ جديدة يمكن أن تغير الفلورة و/أو اللون بشكل حساس ومحدد في وجود أهداف الحمض النووي. كان تفاعل الربط والاستجابة البصرية لأصباغ الستايريل المزدوجة مع الحمض النووي متفوقة على أصباغ الستايريل أحادية الموقع المقابلة. كما يتم عرض تطبيقات الأصباغ المطورة للكشف اللوني للحمض النووي في المختبر وتصوير الأحماض النووية الخلوية.Translated Description (French)
Les colorants de coloration des acides nucléiques sont des outils importants pour l'analyse et la visualisation de l'ADN/ARN in vitro et dans les cellules. Néanmoins, la gamme de colorants commercialement accessibles est encore assez limitée, et ils sont souvent très coûteux. En conséquence, il reste important de trouver des colorants non toxiques, facilement accessibles, avec des caractéristiques optiques souhaitables. Les colorants styryliques ont récemment gagné en popularité en tant qu'agents de coloration biologiques potentiels avec de nombreuses propriétés attrayantes, y compris une procédure de synthèse simple, une excellente photostabilité, une fluorescence réglable et un rendement quantique de fluorescence élevé en présence de cibles d'acides nucléiques avec des signaux de fluorescence de fond faibles. En plus de la fluorescence, les colorants styryliques sont fortement colorés et présentent des propriétés solvatochromiques qui les rendent utiles comme colorants colorimétriques pour des tests rapides et peu coûteux des acides nucléiques. Dans ce travail, de nouveaux colorants styryliques dicationiques portant des groupes ammonium quaternaires sont conçus pour améliorer la force de liaison et la réponse optique avec des acides nucléiques cibles qui contiennent un squelette phosphate chargé négativement. Les propriétés optiques des colorants styryliques nouvellement synthétisés ont été étudiées en présence et en l'absence de cibles d'acides nucléiques dans le but de trouver de nouveaux colorants qui peuvent modifier de manière sensible et spécifique la fluorescence et/ou la couleur en présence de cibles d'acides nucléiques. L'interaction de liaison et la réponse optique des colorants styryliques dicationiques avec l'acide nucléique étaient supérieures aux colorants styryliques monocationiques correspondants. Les applications des colorants développés pour la détection colorimétrique de l'ADN in vitro et l'imagerie des acides nucléiques cellulaires sont également démontrées.Translated Description (Spanish)
Los colorantes de tinción de ácidos nucleicos son herramientas importantes para el análisis y visualización de ADN/ARN in vitro y en las células. Sin embargo, la gama de tintes comercialmente accesibles sigue siendo bastante limitada y, a menudo, son muy costosos. Como resultado, sigue siendo importante encontrar colorantes no tóxicos, de fácil acceso, con características ópticas deseables. Los colorantes de estirilo han ganado popularidad recientemente como posibles agentes de tinción biológica con muchas propiedades atractivas, que incluyen un procedimiento de síntesis sencillo, excelente fotoestabilidad, fluorescencia ajustable y alto rendimiento cuántico de fluorescencia en presencia de dianas de ácido nucleico con bajas señales de fluorescencia de fondo. Además de la fluorescencia, los tintes de estirilo están fuertemente coloreados y exhiben propiedades solvatocrómicas que los hacen útiles como tinciones colorimétricas para pruebas rápidas y de bajo costo de ácidos nucleicos. En este trabajo, los nuevos colorantes de estirilo dicatiónicos que llevan grupos de amonio cuaternario están diseñados para mejorar la fuerza de unión y la respuesta óptica con ácidos nucleicos diana que contienen una estructura principal de fosfato cargada negativamente. Las propiedades ópticas de los colorantes de estirilo recién sintetizados se han estudiado en presencia y ausencia de dianas de ácido nucleico con el objetivo de encontrar nuevos colorantes que puedan cambiar sensible y específicamente la fluorescencia y/o el color en presencia de dianas de ácido nucleico. La interacción de unión y la respuesta óptica de los colorantes de estirilo dicatiónicos con ácido nucleico fueron superiores a los colorantes de estirilo monocatiónicos correspondientes. También se demuestran las aplicaciones de los colorantes desarrollados para la detección colorimétrica de ADN in vitro y la obtención de imágenes de ácidos nucleicos celulares.Files
s41598-022-18460-w.pdf.pdf
Files
(2.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:ef185c4b8a6a0e128e7331bf1e40e7b1
|
2.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- أصباغ الستايريل المزدوجة للكشف عن الأحماض النووية بالألوان والفلورسنت
- Translated title (French)
- Colorants styryliques dicationiques pour la détection colorimétrique et fluorescente des acides nucléiques
- Translated title (Spanish)
- Colorantes de estirilo dicatiónicos para la detección colorimétrica y fluorescente de ácidos nucleicos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4292604053
- DOI
- 10.1038/s41598-022-18460-w
References
- https://openalex.org/W1530537370
- https://openalex.org/W1704166378
- https://openalex.org/W1919770096
- https://openalex.org/W1966073229
- https://openalex.org/W1977779461
- https://openalex.org/W1980216394
- https://openalex.org/W1980296841
- https://openalex.org/W1994998801
- https://openalex.org/W1996221608
- https://openalex.org/W2000094797
- https://openalex.org/W2001768227
- https://openalex.org/W2004006097
- https://openalex.org/W2014562011
- https://openalex.org/W2014889727
- https://openalex.org/W2019237491
- https://openalex.org/W2019936854
- https://openalex.org/W2024033389
- https://openalex.org/W2028310736
- https://openalex.org/W2031711147
- https://openalex.org/W2032978403
- https://openalex.org/W2034325171
- https://openalex.org/W2035961536
- https://openalex.org/W2037801010
- https://openalex.org/W2039743346
- https://openalex.org/W2041340670
- https://openalex.org/W2041648734
- https://openalex.org/W2053419685
- https://openalex.org/W2055892427
- https://openalex.org/W2056924944
- https://openalex.org/W2064343218
- https://openalex.org/W2066085871
- https://openalex.org/W2066385972
- https://openalex.org/W2067443077
- https://openalex.org/W2073901633
- https://openalex.org/W2074126484
- https://openalex.org/W2080618653
- https://openalex.org/W2086977264
- https://openalex.org/W2093093632
- https://openalex.org/W2093471887
- https://openalex.org/W2105668062
- https://openalex.org/W2107646828
- https://openalex.org/W2111235285
- https://openalex.org/W2124582391
- https://openalex.org/W2130479394
- https://openalex.org/W2131711535
- https://openalex.org/W2144391591
- https://openalex.org/W2148269636
- https://openalex.org/W2169189990
- https://openalex.org/W2288258971
- https://openalex.org/W2303513774
- https://openalex.org/W2312295870
- https://openalex.org/W2319879775
- https://openalex.org/W2466896226
- https://openalex.org/W2523181795
- https://openalex.org/W2581366960
- https://openalex.org/W2743857610
- https://openalex.org/W2766963715
- https://openalex.org/W2787047309
- https://openalex.org/W2805967544
- https://openalex.org/W2907182858
- https://openalex.org/W2921146943
- https://openalex.org/W2952248123
- https://openalex.org/W2962958398
- https://openalex.org/W2969310603
- https://openalex.org/W2972669613
- https://openalex.org/W2981777780
- https://openalex.org/W3000172394
- https://openalex.org/W3023577436
- https://openalex.org/W3120659488
- https://openalex.org/W3121854129
- https://openalex.org/W3136513031
- https://openalex.org/W4205225524
- https://openalex.org/W4237391075
- https://openalex.org/W79945133