6-羧基四甲基罗丹明:性质、用途及操作规程
6-羧基四甲基罗丹明:性质、用途及操作规程
6-Carboxytetramethylrhodamine是一种广泛应用于荧光研究的橙红色荧光染料,属于罗丹明家族,以其高光稳定性、强摩尔吸光系数以及可与生物分子进行共价偶联的活性羧基而备受青睐。
- 常用缩写
- 6-TAMRA
- 激发最大波长
- 约542 nm
- 发射最大波长
- 约568 nm
- 荧光颜色
- 橙红色
- 活性基团
- 羧酸基团(—COOH),可活化为NHS酯
- 主要应用
- 寡核苷酸标记、FRET检测、流式细胞术、实时PCR
- 货号
- C115506
化学特性与光谱性质
6-羧基四甲基罗丹明(6-TAMRA)是羧基四甲基罗丹明的区域异构体纯品,其羧酸基团位于氧杂蒽环系统的6位。这种位置纯一性使其区别于混合异构体制剂,确保了可重复的光谱特性和偶联行为。
该染料的最大吸收波长约为542 nm,最大发射波长约为568 nm,信号位于橙红色通道,与荧光素(FITC)等常见绿色荧光团信号可良好区分。其摩尔消光系数和量子产率适合单分子及集成荧光测量。6-TAMRA与流式细胞仪、共聚焦显微镜及qPCR仪器常用的氩离子(514 nm或532 nm)及绿色二极管激光线兼容。
与荧光素相比,该染料具有较好的光稳定性,适合需要长时间成像或多次扫描的应用。其可溶于DMSO和DMF等常见极性有机溶剂,工作溶液可在生理pH的水性缓冲液中配制。
研究应用
寡核苷酸与核酸标记:6-TAMRA广泛用作合成寡核苷酸的3′或5′荧光标记,包括实时定量PCR中TaqMan型水解探针。其橙红色发射与FAM(绿色)猝灭对的光谱明显不同,可实现多重检测。当与BHQ-2等暗猝灭剂配对时,可通过FRET或接触猝灭机制实现高效荧光猝灭。
基于FRET的检测:作为荧光素(供体)的FRET受体,或作为与更长波长受体配对的供体,6-TAMRA用于研究蛋白质-蛋白质相互作用、核酸杂交动力学以及大分子的构象变化。其明确的激发/发射谱可便于精确计算FRET效率。
流式细胞术与免疫荧光:通过NHS酯化学将抗体、链霉亲和素及其他亲和试剂与6-TAMRA偶联,可用于细胞表面标志物检测。橙红色通道通常不受绿色区域自发荧光的干扰,从而提高信噪比。
多肽与蛋白质标记:羧酸可通过EDC/NHS或DIC/HOBt活化形成活性NHS酯,在温和碱性pH(8.0–9.0)条件下与伯胺(赖氨酸残基或N端)高效反应,形成稳定的酰胺键。
标记方案:NHS酯与抗体的偶联
以下通用方案描述了6-TAMRA NHS酯与含伯胺生物分子(如IgG抗体)的偶联物制备过程。请根据具体实验需求调整体积和浓度。
- 配制染料储存液:将6-TAMRA(C115506)溶于无水DMSO中,浓度为10 mM。在此阶段避免使用水溶液,以防止活化酯(若使用NHS酯形式)提前水解。
- 配制蛋白质溶液:通过凝胶排阻色谱或透析将蛋白质置换入偶联缓冲液(0.1 M碳酸氢钠,pH 8.3)中,目标蛋白浓度为2–10 mg/mL。
- 活化羧酸(若使用游离酸形式):在MES缓冲液(pH 6.0)中,将6-TAMRA游离酸与EDC和NHS按摩尔比1:2:5混合,室温反应15分钟,然后用2-巯基乙醇(终浓度20 mM)猝灭多余的EDC,再加入蛋白质中。
- 偶联反应:按每个蛋白质分子5–20个染料分子的摩尔比,缓慢将染料溶液加入蛋白质溶液中。避光条件下室温轻柔混合孵育1–2小时。
- 纯化:通过凝胶过滤(如Sephadex G-25)或对PBS透析去除未偶联染料,收集有色蛋白质组分。
- 测定标记度(DOL):分别在280 nm(蛋白质)和542 nm(6-TAMRA,ε ≈ 91,000 M⁻¹cm⁻¹)处测量吸光度。应用染料在280 nm处的校正因子(CF₂₈₀ ≈ 0.34)准确计算蛋白质浓度。DOL = (A₅₄₂ / ε染料) / [(A₂₈₀ − A₅₄₂ × CF₂₈₀) / ε蛋白质]。
- 储存:将偶联物在含0.1% BSA和0.02%叠氮化钠的PBS中于4 °C避光保存。如需长期储存,分装后于−20 °C冷冻。
注意:抗体偶联物的最佳标记度(DOL)通常为每个IgG 3–6个染料分子,以维持抗原结合活性并最小化自猝灭效应。
操作、稳定性与储存建议
光敏性:6-TAMRA及其偶联物对光敏感。所有操作、反应及储存均应在弱光或琥珀色光线条件下进行。使用琥珀色微离心管或用铝箔包裹管子。
溶剂兼容性:游离酸最好先溶于DMSO或DMF,再进一步稀释至水性缓冲液中。避免长时间暴露于强酸或强碱条件下,否则可能导致罗丹明发色团开环及不可逆漂白。
吸湿性:干粉在开瓶前应先平衡至室温,以防止冷凝和水解。每次使用后应对储备品进行干燥处理。
冻融循环:尽量减少DMSO储存液的冻融循环次数。日常工作中应准备单次使用的分装液。
推荐储存条件:将纯品于−20 °C干燥避光保存。在此条件下,化合物预计至少可稳定保存24个月。DMSO储存液应在−20 °C保存,并在6个月内使用完毕。
常见问题
6-TAMRA与5-TAMRA有何区别?
6-TAMRA和5-TAMRA是位置异构体,区别在于羧酸基团在氧杂蒽骨架苯环上的位置(6位vs.5位)。两种区域异构体的光谱性质几乎相同,但色谱行为不同,且所得偶联物的荧光量子产率可能略有差异。在标记实验中使用单一区域异构体(如6-TAMRA)而非混合物,可提高批次间的重现性。
在qPCR探针中,哪种猝灭剂与6-TAMRA配对效果最佳?
BHQ-2(Black Hole Quencher 2)是在TaqMan型水解探针中与6-TAMRA配对时常用的暗猝灭剂,因为其吸收光谱与6-TAMRA发射光谱重叠良好,可实现高效的基于FRET的猝灭。TAMRA本身也可作为双标记探针中FAM的猝灭剂,但会产生背景荧光,而暗猝灭剂可避免此问题。
6-TAMRA可用于活细胞成像吗?
是的,6-TAMRA标记的生物分子可用于活细胞成像,前提是偶联物在工作浓度下无毒,且标记不影响生物活性。游离酸形式的染料本身细胞膜通透性有限,因此通常采用细胞表面标记或显微注射方法。其光稳定性和橙红色发射使其非常适合延时荧光显微镜实验。
如何计算6-TAMRA偶联物的标记度(DOL)?
使用紫外-可见分光光度计分别测量542 nm和280 nm处的吸光度。通过减去染料贡献来计算280 nm处蛋白质的校正吸光度:A₂₈₀(校正) = A₂₈₀ − (A₅₄₂ × CF₂₈₀),其中CF₂₈₀为6-TAMRA在280 nm处的校正因子(约为0.34)。然后DOL = (A₅₄₂ / ε染料) / (A₂₈₀(校正) / ε蛋白质),其中6-TAMRA的ε染料 ≈ 91,000 M⁻¹cm⁻¹。
参考文献
- Haugland, R.P. The Molecular Probes Handbook: A Guide to Fluorescent Probes and Labeling Technologies, 11th ed. Life Technologies, 2010.
- Lakowicz, J.R. Principles of Fluorescence Spectroscopy, 3rd ed. Springer, 2006.
- Berlier, J.E. et al. Quantitative comparison of long-wavelength Alexa Fluor dyes to Cy dyes: fluorescence of the dyes and their bioconjugates. Journal of Histochemistry & Cytochemistry, 51(12):1699-1712, 2003. doi:10.1177/002215540305101213
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