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Biocytin oder Nε Biotinyl L lysin ist eine chemische Verbindung die zu den Carbonsäureamiden gehört Mit dem Trivialnamen

Biocytin

Biocytin oder Nε-(+)-Biotinyl-L-lysin ist eine chemische Verbindung, die zu den Carbonsäureamiden gehört. Mit dem Trivialnamen Biocytin wird ausschließlich die Verbindung aus dem Vitamin Biotin [(+)-Stereoisomer] und dem L-Enantiomer der Aminosäure Lysin bezeichnet. Dabei ist die Carboxygruppe des Biotins mit der ε-Aminogruppe des Lysins kondensiert. Als Zwischenprodukt des Biotinstoffwechsels tritt Biocytin im Blutserum und im Urin auf.

Strukturformel
Allgemeines
Name Biocytin
Andere Namen
  • Nε-(+)-Biotinyl-L-lysin
  • Biotinyllysin
  • Biotinlysin
  • Bct
Summenformel C16H28N4O4S
Kurzbeschreibung

beigefarbenes Pulver

Externe Identifikatoren/Datenbanken
Eigenschaften
Molare Masse 372,48 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Schmelzpunkt

245 °C

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung
keine GHS-Piktogramme

H- und P-Sätze H: keine H-Sätze
P: keine P-Sätze
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Seit den späten 1980er Jahren wird Biocytin als so genannter neuronaler Tracer als Bestandteil von histologischen Färbemethoden für Nervenzellen genutzt.

Vorkommen und biologische Bedeutung Bearbeiten

Biocytin ist der Biotin tragende Komplex in den folgenden Carboxylasen, die grundlegende Aufgaben im Kohlenhydrat-, Protein- und Fettstoffwechsel erfüllen:

Beim Abbau dieser Carboxylasen durch Proteolyse bleibt Biocytin übrig. Die Spaltung des Biocytins in freies Biotin und Lysin wird von dem Enzym Biotinidase katalysiert. Da Tiere das Vitamin Biotin nicht selbst herstellen können, sind sie darauf angewiesen, Biotin mit der Nahrung aufzunehmen und schon im Körper vorhandenes Biotin viele Male zu recyceln. Deshalb stellt Biocytin eine wichtige Biotinquelle für den Organismus dar.

Welche Bedeutung Biocytin in dieser Hinsicht für den Menschen besitzt, wird durch die seltene Erbkrankheit Biotinidasemangel deutlich. Die Betroffenen können aufgrund eines Defekts der Biotinidase Biocytin nur unzureichend verwerten und entwickeln in der Folge Symptome eines Biotinmangels, was bis zum Tod führen kann.

Eigenschaften Bearbeiten

Biocytin in handelsüblicher Form ist ein beiges Pulver, das bei 245 °C schmilzt. Wie Biotin wird auch Biocytin nichtkovalent von Avidin gebunden.

Das Enzym Biotinidase hydrolysiert die Amidbindung des Biocytins unter Bildung von Biotin und Lysin.

Verwendung Bearbeiten

Biotinidase-Test Bearbeiten

Da Biocytin das natürliche Substrat des Enzyms Biotinidase ist, kann es zur Messung der Biotinidase-Aktivität eingesetzt werden. Die Menge der pro Zeitspanne entstehenden Reaktionsprodukte Biotin oder Lysin ist dabei ein Maß für die Aktivität des Enzyms. Zur Bestimmung der Biotinidase-Aktivität in menschlichen Blutproben, insbesondere für die Diagnose der Stoffwechselstörung Biotinidasemangel, ist Biocytin jedoch nur bedingt geeignet. Die Medikation mit Biotin kann den Enzymdefekt verschleiern.

Neuronaler Tracer Bearbeiten

Beladung mit Biocytin ist eine von vielen Möglichkeiten, Neuronen einschließlich ihrer weit verästelten Ausläufer sichtbar zu machen. Es besteht dabei die Möglichkeit, Biocytin ins lebende Gewebe zu applizieren, wo es sich innerhalb von Stunden über die Nervenzellen verteilt. Per Mikroinjektion können auch einzelne Neuronen mit Biocytin gefüllt werden. Nach diesem Schritt sind die Neuronen zwar markiert, aber noch nicht angefärbt, da Biocytin selbst kein Farbstoff ist. Die Färbung des anhaftenden Biocytins findet nach Wasch- und Fixierprozedur am Schnittpräparat statt. Dabei macht man sich zunutze, dass das Protein Avidin an Biotin und Biotin-Verbindungen wie Biocytin sehr stark bindet. Man kann beispielsweise einen Fluoreszenz-Farbstoff biotinylieren und dann an Avidin andocken lassen. Da Avidin mehrere Bindungsstellen für Biotinstrukturen besitzt, kann der Avidin-Fluorophor-Komplex nun seinerseits an das die Nervenzelle markierende Biocytin andocken – die Zelle fluoresziert. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen Avidin-Peroxidase-Komplex an das Biocytin andocken zu lassen. Dieser ist allerdings auch noch nicht farbig. Eine Färbevariante besteht in einer Reaktion der Peroxidase mit Diaminobenzidin (DAB), Wasserstoffperoxid und zweiwertigen Nickel- und/oder Cobalt-Ionen.

Wie die beiden Beispiele zeigen, kann bei Verwendung von Biocytin zur Markierung von Neuronen die eigentliche Färbemethode sehr flexibel gehandhabt werden. So ist es möglich, für Lichtmikroskopie, Fluoreszenzmikroskopie und Elektronenmikroskopie geeignete Präparate herzustellen.

Sicherheitshinweise Bearbeiten

Laut Angaben eines Inverkehrbringers liegen zur Toxizität von Biocytin derzeit keine Daten vor, der Stoff ist aber noch nicht vollständig geprüft. Bezüglich der CLP-Verordnung ist dieser Stoff nicht als gefährlich eingestuft. Bei Arbeiten mit der reinen Substanz werden allgemein übliche Vorsichtsmaßnahmen empfohlen. Durch Selbsteinstufung des Herstellers befindet sich Biocytin in Wassergefährdungsklasse (WGK) 3.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ Datenblatt Biocytin bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 22. Mai 2017 (PDF).
  2. J. M. Berg, J. L. Tymoczko, L. Stryer: Biochemie. 6. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Elsevier GmbH, München 2007; S. 515–516, 551, 697–698, 711–713, 746, ISBN 978-3-8274-1800-5.
  3. E. R. Baumgartner, T. Suormala: Multiple carboxylase deficiency: inherited and acquired disorders of biotin metabolism. In: Int. J. Vitam. Nutr. Res. 67(5); 1997: S. 377–784; PMID 9350481.
  4. M. Koivusalo, C. Elorriaga, Y. Kaziro, S. Ochoa: Bacterial biotinidase. In: J. Biol. Chem. 238; March 1963: S. 1038–1042; PMID 14034272.
  5. K. Kumasaka, M. Muratsugu, T. Fukui, M. Kimura, Y. Takagi, N. Hashizume: A new quantitative analytical method of serum biotinidase activity using biocytin as a substrate and its clinical significance in Japan. In: Clin. Chim. Acta 306(1–2); April 2001: S. 71–77; PMID 11282096; doi:10.1016/S0009-8981(01)00395-3
  6. C. Köbbert, R. Apps, I. Bechmann, J. L. Lanciego, J. Mey, S. Thanos: Current concepts in neuroanatomical tracing. In: Prog. Neurobiol. 62(4); Nov 2000: S. 327–351, PMID 10856608;doi:10.1016/S0301-0082(00)00019-8
  7. A. J. McDonald: Neuroanatomical labeling with biocytin: a review. In: Neuroreport 3(10); Oct 1992: S. 821–827; PMID 1384763.
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Biocytin oder Ne Biotinyl L lysin ist eine chemische Verbindung die zu den Carbonsaureamiden gehort Mit dem Trivialnamen Biocytin wird ausschliesslich die Verbindung aus dem Vitamin Biotin Stereoisomer und dem L Enantiomer der Aminosaure Lysin bezeichnet Dabei ist die Carboxygruppe des Biotins mit der e Aminogruppe des Lysins kondensiert Als Zwischenprodukt des Biotinstoffwechsels tritt Biocytin im Blutserum und im Urin auf StrukturformelAllgemeinesName BiocytinAndere Namen Ne Biotinyl L lysin Biotinyllysin Biotinlysin BctSummenformel C16H28N4O4SKurzbeschreibung beigefarbenes Pulver 1 Externe Identifikatoren DatenbankenCAS Nummer 576 19 2PubChem 83814ChemSpider 75634Wikidata Q864247EigenschaftenMolare Masse 372 48 g mol 1Aggregatzustand festSchmelzpunkt 245 C 1 SicherheitshinweiseGHS Gefahrstoffkennzeichnung 1 keine GHS PiktogrammeH und P Satze H keine H SatzeP keine P Satze 1 Soweit moglich und gebrauchlich werden SI Einheiten verwendet Wenn nicht anders vermerkt gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen Seit den spaten 1980er Jahren wird Biocytin als so genannter neuronaler Tracer als Bestandteil von histologischen Farbemethoden fur Nervenzellen genutzt Inhaltsverzeichnis 1 Vorkommen und biologische Bedeutung 2 Eigenschaften 3 Verwendung 3 1 Biotinidase Test 3 2 Neuronaler Tracer 4 Sicherheitshinweise 5 EinzelnachweiseVorkommen und biologische Bedeutung BearbeitenBiocytin ist der Biotin tragende Komplex in den folgenden Carboxylasen die grundlegende Aufgaben im Kohlenhydrat Protein und Fettstoffwechsel erfullen 2 Pyruvat Carboxylase Methylcrotonoyl CoA Carboxylase Propionyl CoA Carboxylase Acetyl CoA CarboxylaseBeim Abbau dieser Carboxylasen durch Proteolyse bleibt Biocytin ubrig Die Spaltung des Biocytins in freies Biotin und Lysin wird von dem Enzym Biotinidase katalysiert Da Tiere das Vitamin Biotin nicht selbst herstellen konnen sind sie darauf angewiesen Biotin mit der Nahrung aufzunehmen und schon im Korper vorhandenes Biotin viele Male zu recyceln Deshalb stellt Biocytin eine wichtige Biotinquelle fur den Organismus dar Welche Bedeutung Biocytin in dieser Hinsicht fur den Menschen besitzt wird durch die seltene Erbkrankheit Biotinidasemangel deutlich Die Betroffenen konnen aufgrund eines Defekts der Biotinidase Biocytin nur unzureichend verwerten und entwickeln in der Folge Symptome eines Biotinmangels was bis zum Tod fuhren kann 3 Eigenschaften BearbeitenBiocytin in handelsublicher Form ist ein beiges Pulver das bei 245 C schmilzt 1 Wie Biotin wird auch Biocytin nichtkovalent von Avidin gebunden Das Enzym Biotinidase hydrolysiert die Amidbindung des Biocytins unter Bildung von Biotin und Lysin B i o c y t i n H 2 O B i o t i n i d a s e B i o t i n L y s i n displaystyle mathrm Biocytin H 2 O quad xrightarrow Biotinidase quad Biotin Lysin nbsp Verwendung BearbeitenBiotinidase Test Bearbeiten Da Biocytin das naturliche Substrat des Enzyms Biotinidase ist kann es zur Messung der Biotinidase Aktivitat eingesetzt werden Die Menge der pro Zeitspanne entstehenden Reaktionsprodukte Biotin oder Lysin ist dabei ein Mass fur die Aktivitat des Enzyms 4 Zur Bestimmung der Biotinidase Aktivitat in menschlichen Blutproben insbesondere fur die Diagnose der Stoffwechselstorung Biotinidasemangel ist Biocytin jedoch nur bedingt geeignet Die Medikation mit Biotin kann den Enzymdefekt verschleiern 5 Neuronaler Tracer Bearbeiten Beladung mit Biocytin ist eine von vielen Moglichkeiten Neuronen einschliesslich ihrer weit verastelten Auslaufer sichtbar zu machen 6 Es besteht dabei die Moglichkeit Biocytin ins lebende Gewebe zu applizieren wo es sich innerhalb von Stunden uber die Nervenzellen verteilt Per Mikroinjektion konnen auch einzelne Neuronen mit Biocytin gefullt werden Nach diesem Schritt sind die Neuronen zwar markiert aber noch nicht angefarbt da Biocytin selbst kein Farbstoff ist Die Farbung des anhaftenden Biocytins findet nach Wasch und Fixierprozedur am Schnittpraparat statt Dabei macht man sich zunutze dass das Protein Avidin an Biotin und Biotin Verbindungen wie Biocytin sehr stark bindet Man kann beispielsweise einen Fluoreszenz Farbstoff biotinylieren und dann an Avidin andocken lassen Da Avidin mehrere Bindungsstellen fur Biotinstrukturen besitzt kann der Avidin Fluorophor Komplex nun seinerseits an das die Nervenzelle markierende Biocytin andocken die Zelle fluoresziert Eine weitere Moglichkeit besteht darin einen Avidin Peroxidase Komplex an das Biocytin andocken zu lassen Dieser ist allerdings auch noch nicht farbig Eine Farbevariante besteht in einer Reaktion der Peroxidase mit Diaminobenzidin DAB Wasserstoffperoxid und zweiwertigen Nickel und oder Cobalt Ionen Wie die beiden Beispiele zeigen kann bei Verwendung von Biocytin zur Markierung von Neuronen die eigentliche Farbemethode sehr flexibel gehandhabt werden So ist es moglich fur Lichtmikroskopie Fluoreszenzmikroskopie und Elektronenmikroskopie geeignete Praparate herzustellen 7 Sicherheitshinweise BearbeitenLaut Angaben eines Inverkehrbringers liegen zur Toxizitat von Biocytin derzeit keine Daten vor der Stoff ist aber noch nicht vollstandig gepruft Bezuglich der CLP Verordnung ist dieser Stoff nicht als gefahrlich eingestuft Bei Arbeiten mit der reinen Substanz werden allgemein ubliche Vorsichtsmassnahmen empfohlen Durch Selbsteinstufung des Herstellers befindet sich Biocytin in Wassergefahrdungsklasse WGK 3 1 Einzelnachweise Bearbeiten a b c d e f Datenblatt Biocytin bei Sigma Aldrich abgerufen am 22 Mai 2017 PDF J M Berg J L Tymoczko L Stryer Biochemie 6 Auflage Spektrum Akademischer Verlag Elsevier GmbH Munchen 2007 S 515 516 551 697 698 711 713 746 ISBN 978 3 8274 1800 5 E R Baumgartner T Suormala Multiple carboxylase deficiency inherited and acquired disorders of biotin metabolism In Int J Vitam Nutr Res 67 5 1997 S 377 784 PMID 9350481 M Koivusalo C Elorriaga Y Kaziro S Ochoa Bacterial biotinidase In J Biol Chem 238 March 1963 S 1038 1042 PMID 14034272 K Kumasaka M Muratsugu T Fukui M Kimura Y Takagi N Hashizume A new quantitative analytical method of serum biotinidase activity using biocytin as a substrate and its clinical significance in Japan In Clin Chim Acta 306 1 2 April 2001 S 71 77 PMID 11282096 doi 10 1016 S0009 8981 01 00395 3 C Kobbert R Apps I Bechmann J L Lanciego J Mey S Thanos Current concepts in neuroanatomical tracing In Prog Neurobiol 62 4 Nov 2000 S 327 351 PMID 10856608 doi 10 1016 S0301 0082 00 00019 8 A J McDonald Neuroanatomical labeling with biocytin a review In Neuroreport 3 10 Oct 1992 S 821 827 PMID 1384763 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Biocytin amp oldid 234508516