Reaktive Gruppen

NHS-Ester

N-Hydroxysuccinimidester (NHS-Ester) sind reaktive Verbindungen, die effizient mit Aminen reagieren. Diese Variante eines aktivierten Esters ist insbesondere für die Markierung von Biomolekülen in wässriger Umgebung geeignet.

STP-Ester

Sulfotetrafluorphenylester (STP-Ester) sind reaktive Derivate, die effizient mit primären Aminen reagieren, um die gleichen Acylierungsprodukte wie NHS-Ester zu bilden. Sie sind wesentlich wasserlöslicher als die entsprechenden N-Hydroxysuccinimidyl (NHS)-Ester, wodurch sie sich ideal für die Markierung von Biomolekülen in wässriger Umgebung eignen.

TFP-Ester

Tetrafluorphenylester (TFP-Ester) sind reaktive Derivate, die effizient mit primären Aminen reagieren, um die gleichen Acylierungsprodukte wie NHS-Ester zu bilden. TFP-Ester bei den für Reaktionen mit Aminen typischen basischen pH-Werten stabiler und weniger anfällig für spontane Hydrolyse.

Azide

Azide werden für die Konjugation mit Alkinen in einer sog. Click-Chemie-Reaktion verwendet, die entweder unter Kupferkatalyse mit terminalen Alkinen stattfinden kann (CuAAC) oder kupferfrei (strain promoted, SPAAC) mit gespannten Cycloalkinen.

Alkine

Terminale Alkine für kupferkatalysierte Click-Chemie-Reaktionen mit Aziden (copper-catalyzed alkyne–azide cycloaddition, CuAAC). Click-Chemie-Reaktionen sind sehr effizient und spezifisch. Terminale Alkine und Azide kommen in natürlichen Molekülen kaum vor, weshalb sie in die Zielmoleküle zunächst eingebaut werden müssen, bevor eine solche Reaktion ablaufen kann.

Cycloalkine

Cycloalkine sind Reaktionspartner in der kupferfreien strain-promoted alkyne–azide cycloaddition (SPAAC).

Tetrazine

Tetrazin (1,2,4,5-Tetrazin) ist heteroaromatischer Sechsring mit vier Stickstoffatomen. Tetrazine reagieren sehr schnell mit trans-Cyclooctinen in einer Tetrazin-TCO-Ligation, einer der schnellsten Konjugationsreaktionen. Außerdem reagieren sie mit einigen gespannten Cycloalkinen.

Cycloalkene

Cycloalkene sind gespannte Alkene, Tetrazin-reaktive Derivate für die Diels-Alder-Cycloadditionsreaktion mit inversem Elektronenbedarf (IEDDA).

Hydrazide

Hydrazide reagieren mit Aldehyd- und Ketogruppen. Viele natürliche Kohlenhydrate kommen bereits in Formen mit Carbonylgruppen vor. In anderen Fällen können Carbonlygruppen durch Periodat-Oxidation von 1,2-Diolen (z. B. in Zuckern) erzeugt werden. Auf diese Weise erhaltene Aldehyde können anschließend mit Hydraziden markiert werden. Diese Methode eignet sich insbesondere für die kovalente Markierung von Glykoproteinen.

Thiole

Die Thiolgruppe (SH, Sulfhydryl), auch Mercaptogruppe genannt, ist eine sehr reaktive nukleophile Gruppe, die für die Biokonjugation nützlich ist.

Amine

Aminogruppen reagieren mit diversen elektrophilen Reagenzien von NHS-Estern bis zu Epoxiden. Amine sind Reaktionspartner in reduzierenden Aminierungen und enzymatischen Transaminierungen, Reaktionen, die gelegentlich auch bei der Markierung von Biomolekülen nützlich sein können.

Maleimide

Maleimide reagieren mit Sulfhydrylgruppen, die man in Proteinen und Peptiden in Form von Cysteinresten antrifft. Eine Markierung über diese Gruppen ist effizent und ortsspezifisch. Cysteinhaltige Moleküle, die Disulfidbrücken ausgebildet haben, müssen vor der Markierung mit Maleimiden zunächst reduziert werden.

Carbonsäuren

Ein freier Carbonsäurerest kann unter den meisten Bedingungen als inert angesehen werden. Daher eignet sich die Carbonsäure eines Fluorophors für Kalibrierungen und Kontrollexperimente. Carboxylgruppen können allerdings auch für Markierungsreaktionen aktiviert werden, z. B. in einer Steglich-Veresterung mit Carbodiimid und DMAP.

Halogenide

Produkte mit funktionellen Halogenidgruppen für Biokonjugationsaufgaben. Die Halogenidgruppe nimmt an nukleophilen Substitutionsreaktionen teil und kann leicht und effizient mit verschiedenen C-, O-, N-, S-zentrierten und anderen Nukleophilen interagieren.