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荧光染料在许多应用中对于核酸的可视化至关重要。SYTOX Orange 和 SYTOX Green 属于花菁染料，用于死细胞染色，并日益广泛地应用于单分子实验中，以探测 DNA 超螺旋及其加工过程。然而，它们的结构及其对 DNA 力学性质的影响尚不清楚或仅得到部分阐明。我们确定 SYTOX Orange 的结构为 (E)-2-((2-(4-((diethyl(methyl)ammonio)methyl)phenyl)-6-methoxy-1-methylquinolin-4(1H)-ylidene)methyl)-4-methyloxazolo[4,5-b]pyridin-4-ium，其除含有一个 aza-benzoxazol 核心外与 SYBR Gold 相同，而该核心与 SYTOX 和 SYBR 家族中的其他染料存在根本性差异。我们报道 SYTOX Green 的结构为 (Z)-2-(bis(3-(trimethylammonio)propyl)amino)-4-((3-methylbenzo[d]thiazol-2(3H)-ylidene)methyl)-1-phenylquinolin-1-ium，与 PicoGreen 相似。利用磁镊技术，我们表征了 SYTOX Orange 和 SYTOX Green 对 DNA 力学性质的影响。它们均可使 DNA 延长并解旋，这与嵌入作用一致；每个染料分子引起的 DNA 解旋角对于 SYTOX Orange 和 SYTOX Green 分别为 21.1(1)° 和 20.5(1)°。两种染料对 DNA 的弯曲持续长度和超螺旋体尺寸几乎没有影响（在浓度高达 1 uM 时变化小于 10%），这对于探测 DNA 超螺旋的实验具有优势。它们的光物理性质表明，单分子操纵实验与光吸收及荧光光谱测量结果之间具有高度一致性。我们通过一整套全面而互补的测量，将力学性质和光学性质与分子结构联系起来，并为其在实际应用中的使用提出了建议。
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SYTOX Orange 和 SYTOX Green 的分子结构、DNA 结合及光物理性质
查看 ORCID 资料 Koen R Storm， Stefanie D. Pritzl， Yi-Yun Lin， Christian Wiebeler， Alptug Ulugol， Martin Lehmann， Dave J. van den Heuvel， Gerhard A. Blab， Gerd Gemmecker， 查看 ORCID 资料 Jan Lipfert
doi: https://doi.org/10.64898/2026.07.08.737150
Koen R Storm 1 奥格斯堡大学； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 Koen R Storm 的 ORCID 记录
Stefanie D. Pritzl 1 奥格斯堡大学； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者
Yi-Yun Lin 2 乌得勒支大学； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者
Christian Wiebeler 1 奥格斯堡大学； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者
Alptug Ulugol 1 奥格斯堡大学； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者
Martin Lehmann 3 慕尼黑大学（LMU）； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者
Dave J. van den Heuvel 2 乌得勒支大学； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者
Gerhard A. Blab 2 乌得勒支大学； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者
Gerd Gemmecker 4 慕尼黑工业大学 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者
Jan Lipfert 1 奥格斯堡大学； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在本站搜索该作者 Jan Lipfert 的 ORCID 记录
通信作者： jan.lipfert{at}uni-a.de
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摘要
荧光染料在许多应用中对于核酸可视化至关重要。SYTOX Orange 和 SYTOX Green 是花菁染料，用于死亡细胞染色，并日益用于研究 DNA 超螺旋和加工过程的单分子实验。然而，它们的结构及其对 DNA 力学性质的影响尚不清楚或仅部分清楚。
我们确定 SYTOX Orange 的结构为 (E)-2-((2-(4-((diethyl(methyl)ammonio)methyl)phenyl)-6-methoxy-1-methylquinolin-4(1H)-ylidene)methyl)-4-methyloxazolo[4,5-b]pyridin-4-ium，其与 SYBR Gold 相同，仅具有一个偶氮苯并噁唑核心，而该核心与 SYTOX 和 SYBR 家族中的其他染料存在根本差异。我们报道 SYTOX Green 的结构为 (Z)-2-(bis(3-(trimethylammonio)propyl)amino)-4-((3-methylbenzo[d]thiazol-2(3H)-ylidene)methyl)-1-phenylquinolin-1-ium，其与 PicoGreen 相似。
我们利用磁镊表征了 SYTOX Orange 和 SYTOX Green 对 DNA 力学性质的影响。它们会使 DNA 变长并解旋，这与嵌插作用一致；每个染料分子引起的 DNA 解旋角分别为 21.1(1) 度和 20.5(1) 度，对应于 SYTOX Orange 和 SYTOX Green。两种染料几乎不改变 DNA 的弯曲持久长度和超螺旋体尺寸（在高达 1 uM 的浓度下变化小于 10%），这对于探测 DNA 超螺旋的实验具有优势。其光物理性质表明，单分子操控实验结果与光吸收及荧光光谱测量结果高度一致。我们通过一套全面且互补的测量，将力学和光学性质与分子结构联系起来，并为其在应用中的使用提出建议。
利益冲突声明
作者声明不存在竞争性利益。
已声明的资助信息
欧洲研究委员会 101002656，101168851
亚历山大·冯·洪堡基金会， https://ror.org/012kf4317 Feodor-Lynen 奖学金
德国研究基金会， https://ror.org/018mejw64 499211671，514664767
版权
本预印本的。 本文依据 CC-BY-NC 4.0 国际许可协议 提供。
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发布于 2026 年 7 月 8 日。
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Koen R Storm， Stefanie D. Pritzl， Yi-Yun Lin， Christian Wiebeler， Alptug Ulugol， Martin Lehmann， Dave J. van den Heuvel， Gerhard A. Blab， Gerd Gemmecker， Jan Lipfert
bioRxiv 2026.07.08.737150； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.08.737150
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Koen R Storm， Stefanie D. Pritzl， Yi-Yun Lin， Christian Wiebeler， Alptug Ulugol， Martin Lehmann， Dave J. van den Heuvel， Gerhard A. Blab， Gerd Gemmecker， Jan Lipfert
bioRxiv 2026.07.08.737150； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.08.737150
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.08.737150v1?rss=1
🏷️ 荧光染料 DNA结合 花菁染料 光物理性质 单分子实验 DNA力学