Furaptra

Furaptra ist ein calciumsensitiver Fluoreszenzfarbstoff. Er fluoresziert in Abwesenheit von Ca²⁺ und ist dafür geeignet, um zelluläre Veränderungen der Calciumkonzentration zu messen.

Strukturformel
Furaptra, freie Säure
Allgemeines
Name	Furaptra
Andere Namen	Mag-Fura-2 2-[6-(Bis(carboxymethyl)amino)-5-(carboxymethyloxy)benzofuran-2-yl]-oxazol-5-carboxysäure
Summenformel	C18H14N2O11 C18H10K4N2O11 (Tetrakaliumsalz)
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 120551-15-7 132319-57-4 (Tetrakaliumsalz) PubChem 123839 ChemSpider 110382 Wikidata Q1474822
Eigenschaften
Molare Masse	434,31 g·mol^−1 586,68 g·mol^−1 (Tetrakaliumsalz)
Aggregatzustand	fest (Tetrakaliumsalz)
Schmelzpunkt	222–226 °C
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung keine Einstufung verfügbar
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Physikalische Eigenschaften

Mag-Fura-5, ein Derivat von Mag-Fura-2.

Ungebundenes Furaptra besitzt ein Absorptionsmaximum bei 370 nm und ein Emissionsmaximum bei 511 nm; der molare Extinktionskoeffizient beträgt ε(H₂O) = 22.000 M⁻¹·cm⁻¹. Der mit Calciumionen gebildete Chelatkomplex ist nicht mehr fluoreszent. Daher nimmt die Intensität der Fluoreszenz mit steigender Ca²⁺-Konzentration ab. Ein Derivat Furaptras, Mag-Fura-5, weist eine zusätzliche Methylgruppe auf.

Gegenüber Fura-2 bindet Furaptra Calciumionen ca. 200-fach schwächer, jedoch Magnesiumionen ca. 2–2,5-fach stärker. Alternativ können Fura-2, Calcein, Indo-1 und Aequorin verwendet werden.

Geschichtliches und Anwendungen

Furaptra wurde ursprünglich als Indikator entwickelt, um freies, cytosolisches Magnesium (Mg²⁺) in der Zelle zu detektieren. Es hat sich aber gezeigt, dass die Affinität von Furaptra gegenüber Ca²⁺ ca. 100-fach höher ist als die gegenüber Mg²⁺. Schließlich eignet sich der Fluoreszenzindikator auch zur Bestimmung der Konzentration an Zink(II)ionen.

Furaptra wird als Indikator dazu verwendet, um Veränderungen in der Calciumionenkonzentration intakter lebender Zellen zu detektieren, speziell im endoplasmatisches Retikulum (ER). Der Fluoreszenzfarbstoff diffundiert als veresterte Form (Furaptra-AM) in die Zelle und wird durch Esterasen zu Furaptra hydrolysiert. In der Zelle verteilt es sich gleichmäßig im Cytoplasma wie auch in den Organellen, zum Beispiel im ER. Jedoch wird cytosolisches Furaptra durch Anionentransporter in der Zellmembran aus der Zelle befördert, während in Organellen angereicherter Farbstoff längere Zeit dort verbleibt.

Experimentelles

Angewendet wurde Furaptra bei der Analyse der Funktion von Muskelfasern und die hierbei erfolgte Änderung der Calciumionenkonzentration im Myoplasma. Erfolgt ein elektrisches Reizen eines Muskels, der mit dem Farbstoff behandelt ist, nimmt zunächst die Fluoreszenz des Farbstoffes ab. Nach einiger Zeit kehrt die Intensität der Fluoreszenz wieder auf den ursprünglichen Wert zurück. Die Interpretation dieses Befundes geht dahin, dass als Folge der elektrischen Reizung die Konzentration der freien Calciumionen im Myoplasma ansteigt und sich ein Teil der Ionen von Furaptra komplexiert wird. Dadurch nimmt dessen Fluoreszenz ab. Werden die Calciumionen anschließend wieder in das sarkoplasmatische Retikulum aufgenommen, löst sich Ca²⁺ von Furaptra, woraufhin der Fluoreszenzfarbstoff seine ursprüngliche Intensität zurückgewinnt.

Literatur

• James W. Putney Jr. (Hrsg.): Calcium Signaling. 2. Auflage. CRC Press, Boca Raton 2005, ISBN 0-8493-2783-0, S. 18–30.

Siehe auch

• Fura-2
• Aequorin

Einzelnachweise

1. Datenblatt Fura 2 magnesium-selective analog tetrapotassium salt, ~90% (TLC) bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 17. Januar 2022 (PDF).
2. A. Townshend, D. T. Burns, Ryszard Lobinski, E. J. Newman, G. Guilbault, Z. Marczenko, H. Onishi: Dictionary of Analytical Reagents. CRC Press, 1993, ISBN 978-0-412-35150-1, S. 643 (books.google.de). 
3. Dieser Stoff wurde in Bezug auf seine Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
4. James W. Putney Jr. (Hrsg.): Calcium Signaling. 2005, S. 27.
5. Herstellerangaben fürs Tetrakaliumsalz (M1290) auf der Webseite von Molecular Probes.
6. James W. Putney Jr. (Hrsg.): Calcium Signaling. 2005, S. 25.
7. B. Raju u. a.: A fluorescent indicator for measuring cytosolic free magnesium. In: Am J Physiol. 256 (3 Pt 1) (1989), C540–C548, PMID 2923192.
8. T. J. Simons: Measurement of free Zn²⁺ ion concentration with the fluorescent probe mag-fura-2 (furaptra). In: J Biochem Biophys Methods. 27 (1) (1993), S. 25–37, PMID 8409208.
9. M. W. Roe u. a.: Visualizing calcium signaling in cells by digitized wide-field and confocal fluorescent microscopy. In: Methods Mol Biol. 319 (2006), S. 37–66; PMID 16719350.
10. M. Konishi u. a.: Myoplasmic calcium transients in intact frog skeletal muscle fibers monitored with the fluorescent indicator furaptra. In: J Gen Physiol. 97 (2) (1991), S. 271–301, PMID 201658.
11. Roger Eckert, David Randall, Warren Burggren, Kathleen French: Tierphysiologie. 4. Auflage. Georg Thieme Verlag, Stuttgart 2002, ISBN 3-13-664004-7, S. 405f.