Vital fluorescent dyes for study of silicifying organisms

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The mini-review describes application of vital fluorescent dyes to study silica biosynthesis in diatom algae and siliceous sponges. Mechanisms of these processes are not clear and study of growing siliceous constructions in living organisms is complicated with silica transparency and presence of mature elements (siliceous valves of diatoms and spicules of sponges). Specific fluorescence dyes stain growing siliceous elements of skeletons and also primary siliceous particles which are formed during silicon capture from the environment. Vital fluorescent dyes based on 7-nitro-2,1,3-benzoxadiazole, pyridyl oxazole and coumarin fluorophores are described as well as examples of application of these dyes to study diatom algae and siliceous sponges.

About the authors

V. V. Annenkov

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: annenkov@lin.irk.ru
ORCID iD: 0000-0002-6616-154X
Russian Federation, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

S. N. Zelinskiy

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: annenkov@lin.irk.ru
ORCID iD: 0000-0002-5142-5944
Russian Federation, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

V. A. Pal’shin

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: annenkov@lin.irk.ru
ORCID iD: 0000-0002-8110-5546
Russian Federation, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

T. N. Avezova

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: annenkov@lin.irk.ru
Russian Federation, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

E. N. Danilovtseva

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: annenkov@lin.irk.ru
ORCID iD: 0000-0002-7961-8158
Russian Federation, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

References

  1. Annenkov V.V., Patwardhan S.V., Belton D. et al. 2006. A new stepwise synthesis of a family of propylamines derived from diatom silaffins and their activity in silicification. Chemical Communications 14: 1521–1523. doi: 10.1039/b515967a
  2. Annenkov V.V., Zelinskiy S.N., Danilovtseva E.N. et al. 2009. Synthesis of biomimetic polyamines. ARKIVOC xiii: 116–130. doi: 10.3998/ark.5550190.0010.d10
  3. Annenkov V.V., Danilovtseva E.N., Zelinskiy S.N. et al. 2010. Novel fluorescent dyes based on oligopropylamines for the in vivo staining of eukaryotic unicellular algae. Analytical Biochemistry 407: 44–51. doi: 10.1016/j.ab.2010.07.032
  4. Annenkov V.V., Basharina T.N., Danilovtseva E.N. et al. 2013. Putative silicon transport vesicles in the cytoplasm of the diatom Synedra acus during surge uptake of silicon. Protoplasma 250: 1147–1155. DOI 10.1007s00709-013-0495-x
  5. Annenkov V.V., Glyzina O.Yu., Verkhozina O.N. et al. 2014. Fluorescent amines as a new tool for study of siliceous sponges. Silicon 6: 227–231. doi: 10.1007/s12633-014-9220-4
  6. Annenkov V.V., Verkhozina O.N., Shishlyannikova T.A. et al. 2015. Application of 4-chloro-7-nitrobenzo-2-oxa-1,3-diazole in analysis: fluorescent dyes and unexpected reaction with tertiary amines. Analytical Biochemistry 486: 5–13. doi: 10.1016/j.ab.2015.06.025
  7. Annenkov V.V., Danilovtseva E.N. 2016. Spiculogenesis in the siliceous sponge Lubomirskia Baicalensis studied with fluorescent staining. Journal of Structural Biology 194: 29–37. doi: 10.1016/j.jsb.2016.01.010
  8. Annenkov V., Danilovtseva E., Pal’shin V. et al. 2018. Fluorescently-tagged polyamines for the staining of siliceous materials. Plant Physiology and Biochemistry 125: 205–211. doi: 10.1016/j.plaphy.2018.02.014
  9. Annenkov V.V., Zelinskiy S.N., Pal’shin V.A. et al. 2019. Coumarin based fluorescent dye for monitoring of siliceous structures in living organisms. Dyes and Pigments 160: 336–343. doi: 10.1016/j.dyepig.2018.08.020
  10. Arbeloa F.L., Ojeda P.R., Arbeloa I.L. 1988. Dimerization and trimerization of rhodamine 6G in aqueous solution. Journal of the Chemical Society-Faraday Transactions II 84: 1903–1912. doi: 10.1039/F29888401903
  11. Desclés J., Vartanian M., El Harrak A. et al. 2008. New tools for labeling silica in living diatoms. New Phytologist 177: 822–829. doi: 10.1111/j.1469-8137.2007.02303.x
  12. Grachev M.A., Annenkov V.V., Likhoshway Y.V. 2008. Silicon nanotechnologies of pigmented heterokonts. BioЕssays 30: 328–337. doi: 10.1002/bies.20731
  13. Kucki M., Fuhrmann-Lieker T. 2012. Staining diatoms with rhodamines dyes: control of emission colour in photonic biocomposites. Journal of the Royal Society Interface 9: 727–733. doi: 10.1098/rsif.2011.0424
  14. Kröger N., Deutzmann R., Bergsdorf C. et al. 2000. Species-specific polyamines from diatoms control silica morphology. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 97: 14133–14138. doi: 10.1073/pnas.260496497
  15. Li C.-W., Chu S., Lee M. 1989. Characterizing the silica deposition vesicle of diatoms. Protoplasma 151: 158–163. doi: 10.1007/BF01403453
  16. Parambath M., Hanley Q.S., Martin-Martinez F.J. et al. 2016. The nature of the silicaphilic fluorescence of PDMPO. Physical Chemistry Chemical Physics 18: 5938–5948. doi: 10.1039/C5CP05105C
  17. Treguer P., Nelson D.M., Van Bennekom A.J. et al. 1995. The silica balance in the world ocean: a reestimate. Science 268: 375–379. doi: 10.1126/science.268.5209.375
  18. Vrieling E.G., Gieskes W.W.C., Beelen T.P.M. 1999. Silicon deposition in diatoms: control by the pH inside the silicon deposition vesicle. Journal of Phycology 35: 548–559. doi: 10.1046/j.1529-8817.1999.3530548
  19. Safonova T.A., Annenkov V.V., Chebykin E.P. et al. 2007. Aberration of morphogenesis of siliceous frustule elements of the diatom Synedra acus in the presence of germanic acid. Biochemistry (Moscow) 72: 1261–1270. doi: 10.1134/S0006297907110132
  20. Shimizu K., Del Amo Y., Brzezinski M.A. et al. 2001. A novel fuorescent silica tracer for biological silicifcation studies. Chemistry & Biology 8: 1051–1060. doi: 10.1016/S1074-5521(01)00072-2

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Annenkov V.V., Zelinskiy S.N., Pal’shin V.A., Avezova T.N., Danilovtseva E.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».