JPH06123740A - 蛋白質標識用(メロ)シアニン色素、及び色素標識蛋白質 - Google Patents

蛋白質標識用(メロ)シアニン色素、及び色素標識蛋白質

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JPH06123740A
JPH06123740A JP4272916A JP27291692A JPH06123740A JP H06123740 A JPH06123740 A JP H06123740A JP 4272916 A JP4272916 A JP 4272916A JP 27291692 A JP27291692 A JP 27291692A JP H06123740 A JPH06123740 A JP H06123740A
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JP
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protein
dye
pigment
bonded
cyanine dye
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JP4272916A
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English (en)
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Yoshinori Tomita
佳紀 富田
Hisashi Okamoto
尚志 岡本
Nobuko Yamamoto
伸子 山本
Masahiro Kawaguchi
正浩 川口
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Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 窒素原子を有するヘテロ環を有する(メロ)
シアニン色素において、該窒素原子が炭素に結合し、該
α炭素もしくは隣接する炭素主鎖にカルボキシ基が結合
している蛋白質標識用(メロ)シアニン色素、及び該色
素を標識した蛋白質。 【効果】 シアニン色素を安定に水溶化することができ
る。更に光学特性を変化させずに安定な該色素標識蛋白
質を調製することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は蛋白質標識用(メロ)シ
アニン色素、及び該色素を標識した蛋白質に関する。
【0002】
【従来の技術】特定の酸素や蛋白質のような生体高分子
を検出する為に、蛋白質に色素等を標識することが一般
的に行なわれている。その際、蛋白質と同様に色素も水
溶性であることが望ましい。シアニン色素(またはメロ
シアニン色素)は、モル吸光係数(ε)が約105であ
り、近赤外に吸収を持ち、検出の際に生体由来の不純物
の影響をうけない(生体由来の不純物の多くは長波長に
吸収をもたないから)ことから標識色素として好ましく
用いられている。しかし、シアニン色素は一般にアルコ
ールには溶解するが水には難溶であるため、従来、シア
ニン色素の水溶性を増すためにカルボキシ基、スクシン
イミド基あるいはスルホン基などの極性基を有する誘導
体として標識用に用いていた。
【0003】
【発明が解決しようとしている問題点】シアニン色素の
極性基誘導体はおもに2つに分類され、その1つはN−
アルキル末端にカルボキシ基やスクシンイミド基を導入
した誘導体であるが水溶性はまだ十分ではなかった。も
う1つはシアニン色素のベンゼン環などの骨格に極性基
を導入した誘導体であるが、吸収波長がシフトしたり安
定性が悪くなったり、また導入できる極性基としてはス
ルホン基などに限定されているという問題点があった。
【0004】そこで、本発明の目的は、水に難溶である
シアニン色素を安定に水溶化することである。
【0005】更に、該色素で蛋白質を標識した安定な色
素標識蛋白質を調製することである。
【0006】上記目的は以下の本発明により達成され
る。
【0007】即ち、本発明は、窒素原子を有するヘテロ
環を有する(メロ)シアニン色素において、該窒素原子
が炭素に結合し、該α炭素もしくは隣接する炭素主鎖に
カルボキシ基が結合していることを特徴とする蛋白質標
識用(メロ)シアニン色素、及び該色素のカルボキシ基
に蛋白質がペプチド結合していることを特徴とする色素
標識蛋白質である。
【0008】シアニン色素を水溶化し、且つ極性基を誘
導する前と波長や安定性の変化が小さいためにはヘテロ
環の窒素原子に直接極性基を誘導するのが好ましい。
【0009】本発明は窒素原子を含むシアニン色素にお
いて水溶性のアミノ酸を窒素原子に結合させたN−アミ
ノ酸シアニン色素としたことを特徴とする。
【0010】またこれらのN−アミノ酸シアニン色素で
標識した蛋白質に関する。
【0011】本発明のN−アミノ酸シアニン色素を構造
式で表すと
【0012】
【外1】 で表される。R1はアルキル基である。mは整数であ
る。Y1およびY2は−CH2−、−CMe2−、−CH=
CH−、酸素原子(以下O)、硫黄原子(以下S)、セ
レン原子(以下Se)、NHのうち1つである。Y3
Me、Etである。Z1およびZ2はクロル基、ニトロ
基、アミノ基、ベンゼン環などである。R9およびR12
はHあるいはアミノ基あるいはアルキルアミノ基あるい
はアミノ基を有するアルキル基、R10およびR13はカル
ボキシル基、R11およびR14はHあるいはアルキルであ
る。
【0013】上記構造式はシアニン色素の一般的な例で
あり、本発明は下記構造式のヘテロ環を持つことを特徴
とする。
【0014】
【外2】
【0015】さらには該色素がペプチド結合で結合した
蛋白質で、一般的な構造式は以下で表されるものであ
る。
【0016】
【外3】
【0017】本発明をさらに詳述する。
【0018】本発明のシアニン色素とは複数のヘテロ環
がポリメチン鎖により結合されているもののうち、窒素
原子を含むものである。
【0019】より好ましくは長波長領域に吸収があり、
さらには蛍光物質であることが好ましい。
【0020】上述したように生体由来の物質が混入する
可能性がある場合にはこれと光学的に識別する必要があ
り、長波長領域(約600nm以上)に吸収があること
が好ましい。一般にはシアニン色素の共役系を長くする
と長波長吸収となることが理論および実験から確かめら
れている。ヘテロ環のベンゼン環をナフタレン環に変え
ることによっても若干の長波長化が計れる。
【0021】アミノ酸型シアニン色素について詳述す
る。
【0022】シアニン色素の窒素原子が炭素原子に結合
し、該α位の炭素原子あるいは隣接炭素主鎖上の炭素
(例えばβ位やε位)にカルボキシル基が結合している
ことを特徴とする。
【0023】シアニン色素の窒素原子は分子全体の安定
性により3級(中性)と4級(カチオン)の両状態を取
りうる。よって上記構造によりアミノ酸類似の性質、す
なわち水のpHにたいする溶解度の変化がある。該アミ
ノ酸型シアニン色素の窒素原子が結合しているα位炭素
やその隣接主鎖の炭素にアミノ基を付加することにより
ペプチド結合をさらに伸ばすこともできる。
【0024】これらアミノ酸型シアニンをペプチド結合
で蛋白質に結合させることを特徴とする。
【0025】アミノ酸型シアニン色素による蛋白質の標
識の場合にはジシクロカルボジイミド(以下DCC)な
どを用いて化学的にペプチド結合を形成するのが一般的
である。上述したようにペプチド結合可能なアミノ基を
持つ場合には、複数個のシアニンを結合させることも可
能である。
【0026】
【実施例】
実施例1.アミノ酸型シアニン色素の合成例 図1に示した反応スキーム(Frances M.Ha
mer著The Cyanine Dyes And
Related Com−poundsなど)に従って
合成した。15.9gの2,2,3−Trimethy
l−indolin(mw.159.23)を15.6
gのEthyl Iodide(mw.155.97)
に加え、70℃で3時間加熱還流した。冷却しエーテル
を加えて析出した赤色結晶を濾過して少量の冷やしたイ
ソプロピルアルコールで洗浄後、エタノールで再結晶し
た(以下Et体)。
【0027】2−ブロモプロピオン酸(mw.152.
98)15.3gをアセトニトリル中でヨウ化ナトリウ
ムと2,3,3−Trimethyl−indolin
とともに70℃で3時間加熱還流した。冷却してエーテ
ルを加え析出した赤色結晶を濾過して少量の冷やしたイ
ソプロピルアルコールで洗浄後、エタノールで再結晶し
た(以下Am体)。
【0028】Am体3.3gをエタノール50mlに溶
解し、2.8gのグルタコンアルデヒドジアニル塩酸塩
を加えて1時間加熱還流した。Et体3.1gを加え
て、1時間加熱還流し、さらにナトリウムエトキサイド
を加えて5分間加熱をつづけ、氷冷して少量の水で水
洗、エーテルで洗浄し、メタノールで再結晶した(アミ
ノ酸型シアニン色素の一般構造式において、R1=E
t、R9=NH2、R10=COOH、R11=CH3、Y1
2=C(CH32、Y3=H、Z1=Z2=none、X
=Br、n=3)。
【0029】このシアニン色素のpKaは2.3であっ
た。アルカリ性側のpKaは不明瞭であった。また、2
5℃のpH7の水1mlに200mg以上溶解した。
【0030】この水溶液の吸収極大波長は740nm
で、キセノンランプで励起したところ780nmの蛍光
を発した。pKa以下のpHにおける吸収極大波長は7
20nm付近でプロトンの解離による影響があるものと
考えられる。
【0031】実施例2.アミノ酸型シアニン色素の変形
実施例1においてAm体2当量にたいしてグルタコンア
ルデヒドジアニリルを1当量の割合で反応させるとN、
N′−ジアラニルシアニン色素が合成できた。このシア
ニン色素は25℃のpH7の水1mlに200mg以上
溶解し実施例1より水溶性が高かった(アミノ酸型シア
ニン色素の一般構造式において、R1=Et、R9=R12
=NH2、R10=R13=COOH、R11=R14=CH3
1=Y2=C(CH32、Y3=H、Z1=Z2=non
e、X=Br、n=3)。
【0032】このシアニン色素のpKaは2.3であっ
た。アルカリ性側のpKaは不明瞭であった。水溶液の
光学的特徴は実施例1と同様であった。
【0033】実施例3.アミノ酸型シアニン色素により
色素標識した蛋白質 実施例1のアミノ酸型シアニン色素により蛋白質を色素
標識した。
【0034】C末端を保護した蛋白質と実施例1で合成
したアミノ酸型シアニン色素とをDCC存在下で縮合反
応を行なった。蛋白質に標識しても実施例1と同様の光
学的性質を示した。
【0035】また実施例2のアミノ酸型シアニン色素を
用いても同様の光学的性質であった。
【0036】
【発明の効果】
1.シアニン色素を水溶化できる。 2.蛋白質をシアニン色素で標識しても水溶性は変化し
ない。 3.水溶化したシアニン色素を標識した蛋白質はシアニ
ン色素としての光学的な性質および蛋白質としての性質
(酸素との反応性など)を併せ持つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の蛋白質標識用シアニン色素の合成スキ
ームの一例。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01N 33/68 7055−2J (72)発明者 川口 正浩 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 窒素原子を有するヘテロ環を有する(メ
    ロ)シアニン色素において、該窒素原子が炭素に結合
    し、該α炭素もしくは隣接する炭素主鎖にカルボキシ基
    が結合していることを特徴とする蛋白質標識用(メロ)
    シアニン色素。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の蛋白質標識用(メロ)シ
    アニン色素のカルボキシ基に蛋白質がペプチド結合して
    いることを特徴とする色素標識蛋白質。
JP4272916A 1992-10-12 1992-10-12 蛋白質標識用(メロ)シアニン色素、及び色素標識蛋白質 Pending JPH06123740A (ja)

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