二硫苏糖醇(Dithiothreitol,简称为DTT)是一种
小分子有机
还原剂,化学式为C4H10O2S2。其还原状态下为
线性分子,被氧化后变为包含
二硫键的六元
环状结构。二硫苏糖醇的名字衍生自苏糖(一种四碳
单糖)。DTT的异构体为二硫赤糖醇(DTE),即DTT的C3-
差向异构体。
DTT是一种很强的
还原剂,其
还原性很大程度上是由于其
氧化状态六元环(含
二硫键)的
构象稳定性。它的
氧化还原电势在pH为7时为-0.33伏。二硫苏糖醇对一个典型的二硫键的还原是由两步连续的
巯基-二硫键
交换反应所组成:
其中,第一步反应所形成的
中间态很不稳定,因为DTT上的第二个巯基趋向于与被氧化的硫原子连接,使中间态很快被转化为DTT的
环状氧化结构,从而完成对
二硫键的还原。
DTT的
还原力受pH值的影响,只在
pH值大于7的情况下能够发挥
还原作用。这是因为只有脱去质子的
硫醇盐
负离子(-S–)才具有反应活性,硫醇(-SH)则没有;而
巯基的
pKa一般为~8.3。
DTT的用途之一是作为
巯基化DNA的还原剂和去
保护剂。巯基化DNA末端硫原子在溶液中趋向于形成
二聚体,特别是在存在氧气的情况下。这种二聚化大大降低了一些
偶联反应实验(如DNA在生物
感应器中的固定)的效率;而在DNA溶液中加入DTT,反应一段时间后除去,就可以降低DNA的二聚化。
DTT也常常被用于
蛋白质中
二硫键的还原,可用于阻止蛋白质中的
半胱氨酸之间所形成的蛋白质分子内或分子间二硫键。但DTT往往无法还原包埋于
蛋白质结构内部(溶剂不可及)的二硫键,这类二硫键的还原常常需要先将
蛋白质变性(高温加热或加入
变性剂,如6M
盐酸胍、8M 尿素或1%
SDS)。反之,根据DTT存在情况下,二硫键还原速度的不同,可以判断其包埋程度的深浅。
由于容易被
空气氧化,因此DTT的稳定性较差;但
冷冻保存或在
惰性气体中处理能够延长它的使用寿命。由于质子化的硫的
亲核性较低,随着pH值的降低,DTT的有效
还原性也随之降低;而
Tris(2-carboxyethyl)phosphine HCl(
TCEP盐酸盐)可以作为低pH值条件下DTT的
替代品,而且也比DTT更为稳定。
1.^ Merck Index, 11th Edition, 3382.