2-Thiouracil (2TU): Properties, Applications & Lab Guidelines
2-Thiouracil (2TU): Properties, Applications & Lab Guidelines
2-Thiouracil(2TU) is a sulfur-substituted uracil analog widely used in metabolic RNA labeling experiments and thyroid hormone biosynthesis research due to its selective incorporation into nascent RNA and its ability to inhibit iodination of thyroglobulin.
- 化学名称
- 2-硫尿嘧啶(2-硫代-2,4(1H,3H)-嘧啶二酮)
- 分子式
- C₄H₄N₂OS
- 分子量
- 128.15 g/mol
- CAS号
- 141-90-2
- 主要应用
- 代谢RNA脉冲标记;甲状腺激素合成抑制
- 建议储存条件
- 室温避光防潮保存
化学特性与物理性质
2-硫尿嘧啶(2TU)是一种天然存在且可人工合成的嘧啶类似物,其结构特征为尿嘧啶C2位的氧原子被硫原子取代。其IUPAC名称为2-硫代-2,3-二氢嘧啶-4(1H)-酮,CAS号141-90-2,分子式为C₄H₄N₂OS,分子量约为128.15 g/mol。
2TU通常以白色至类白色晶体粉末形式存在,在室温水中溶解度有限,但在稀碱溶液中溶解性较好。该化合物具有含硫嘧啶特有的紫外吸收特性,这是其在硫醇反应化学中应用的基础。C2位的硫醇互变异构体赋予分子亲核反应活性,从而在代谢掺入RNA后,可通过碘乙酰基或马来酰亚胺化学进行生物素化等生物正交偶联反应。
作用机制与生物学意义
2TU根据实验背景不同,通过以下两种主要机制发挥生物学效应:
1. 代谢RNA标记:当向细胞中添加2TU时,RNA聚合酶将其代替尿嘧啶掺入新生RNA转录本中。所得含硫取代的转录本随后可通过硫醇反应试剂(如MTSEA-生物素或碘乙酰胺-生物素)进行选择性捕获或检测。该方法通常被称为RNA代谢测序的硫醇连接烷基化(SLAM-seq)或相关脉冲标记策略,可在不进行细胞群体物理分离的情况下区分新合成RNA与已有转录本,从而实现时间分辨转录组学分析。
2. 抑制甲状腺激素生物合成:2TU可抑制甲状腺过氧化物酶,从而阻断甲状腺球蛋白的碘化反应以及甲状腺素(T4)和三碘甲状腺原氨酸(T3)合成所需的偶联反应。这一药理学特性使2TU成为生化和内分泌研究中经典的抗甲状腺工具化合物。
推荐实验方案与操作指南
储备液配制:将2TU溶于pH 7.4–8.0的磷酸盐缓冲液(PBS)或DMSO中,配制高浓度储备液(如100–200 mM)。适当加热(37 °C)并涡旋振荡有助于溶解。若用于细胞培养,建议过滤除菌。
细胞培养脉冲标记:根据细胞类型和标记时长,将2TU加入培养基中,工作浓度通常为100 µM至1 mM。在所需脉冲时间内(通常为1–24 h)进行孵育。标记结束后,用新鲜培养基洗涤细胞以去除未掺入的2TU,再进行RNA提取。
RNA提取与硫醇生物素化:采用标准酸性胍-苯酚-氯仿法或离心柱法提取总RNA。按照试剂厂商说明书,将含硫标记RNA与硫醇反应性生物素试剂反应。随后通过链霉亲和素富集新合成转录本,用于下游测序或qPCR分析。
储存:固体试剂应在室温下密封避光防潮保存。配制好的储备液应分装后于−20 °C保存,避免反复冻融。
安全与法规注意事项
处理2TU时应将其视为潜在危险化学品,并遵循标准实验室安全规程。主要注意事项包括:
- 个人防护装备(PPE):处理固体或溶液时,应佩戴适当手套、实验服和护目镜。
- 吸入与误食:避免产生粉尘,禁止用嘴吸液。处理大量物料或配制高浓度溶液时,应在通风良好的区域或通风柜中操作。
- 抗甲状腺活性:长期或高剂量接触可能干扰甲状腺功能,对孕妇或已知患有甲状腺疾病的人员尤为重要。
- 废弃物处置:含2TU的废弃物应按照所在机构的化学废弃物管理规程及适用的地方法规进行处置。
- 安全数据表(SDS):使用前请务必查阅Aladdin Scientific提供的安全数据表(SDS),其中详细说明了危害分类、急救措施和处置代码。
本试剂仅供科学研究使用,不得用于诊断、治疗或食品用途。
质量、纯度与订购信息
Aladdin Scientific的2-硫尿嘧啶(2TU),货号T106705,按研究级纯度标准生产,出厂前通过HPLC和/或NMR验证纯度。批次特定的质量检验证书(CoA)可应要求提供,也可在Aladdin Scientific官网产品页面获取。
对不同实验批次间高度一致性有要求的研究人员,建议在发表文章时记录所用批次号,并可联系Aladdin Scientific技术支持团队,就大型项目的批次预留事宜进行咨询。可能提供定制规格和批量价格,详情请联系当地Aladdin Scientific代表或通过官网提交询价。
如对特定应用的规格、级别或纯度要求有疑问,请联系Aladdin Scientific技术支持团队。
常见问题
在哺乳动物细胞培养中进行代谢RNA标记时,2-硫尿嘧啶的推荐使用浓度是多少?
在哺乳动物细胞中,常用工作浓度为100 µM至1 mM,200–500 µM是常见的起始浓度。最佳浓度取决于细胞类型、代谢活性和标记时长;建议在正式实验前通过预实验评估掺入效率和细胞活力,再确定最终实验方案。
在RNA标记应用中,2-硫尿嘧啶与4-硫尿苷(4SU)有何区别?
4-硫尿苷(4SU)是一种核苷,在细胞内直接磷酸化后掺入RNA,是SLAM-seq及相关方法中代谢RNA标记更为常用的试剂。2-硫尿嘧啶(2TU)是不含核糖基团的核碱基,需经细胞补救合成途径转化为核苷酸形式后才能掺入RNA,不同生物体或细胞系的摄取和掺入效率可能存在差异。研究人员在两种试剂替换使用时,应针对其特定实验体系进行掺入效率验证。
2-硫尿嘧啶是否可用于酵母或秀丽隐杆线虫等模式生物?
是的,2TU已被用于包括酵母和秀丽隐杆线虫在内的多种模式生物的代谢RNA标记,通常结合尿嘧啶磷酸核糖转移酶(UPRT)的表达以增强核苷酸补救合成和掺入效率。浓度和标记时长等具体实验条件需针对每种生物体进行优化,强烈建议参阅目标模式生物领域的原始文献。
如何储存2-硫尿嘧啶储备液以保持其稳定性?
配制好的储备液应分装为单次用量,于−20 °C避光保存,避免反复冻融,否则可能导致化合物随时间降解。固体试剂本身在干燥避光条件下可在室温稳定保存。
参考文献
- Dolken L et al. High-resolution gene expression profiling for simultaneous kinetic parameter analysis of RNA synthesis and decay. RNA. 2008.
- Muhar M et al. SLAM-seq defines direct gene-regulatory functions of the BRD4-MYC axis. Science. 2018.
- Duffy EE et al. Tracking distinct RNA populations using efficient and reversible covalent chemistry. Molecular Cell. 2015.
- Astrom A and Bohman R. Thyroid peroxidase inhibition by thiouracil derivatives. Biochemical Pharmacology. 1967.
产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。
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