Этидиум бромид - Ethidium bromide

Не путать с Этил бромид.
Этидиум бромид
Бромид этидия.svg
Бромид этидия из моногидрата-xtal-1971-3D-шары-B.png
Моногидрат бромида этидия-xtal-1971-3D-SF.png
Имена
Название ИЮПАК
3,8-диамино-5-этил-6-фенилфенантридиния бромид
Другие имена
  • 2,7-диамино-10-этил-6-фенилфенантридиния бромид
  • 2,7-диамино-10-этил-9-фенилфенантридиния бромид
  • 3,8-диамино-1-этил-6-фенилфенантридиния бромид
  • 5-этил-6-фенилфенантридин-3,8-диамин бромид
  • Этидиум бромид
  • Бромид гомидия
  • EtBr
  • EthBr
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.013.622 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 214-984-6
КЕГГ
Номер RTECS
  • SF7950000
UNII
Свойства
C21ЧАС20BrN3
Молярная масса394,294 г / моль
ВнешностьПурпурно-красное твердое вещество
Температура плавления От 260 до 262 ° C (от 500 до 504 ° F; от 533 до 535 K)
~ 40 г / л
Фармакология
QP51AX06 (КТО)
Опасности
R-фразы (устарело)R25 R36 / 37/38 R46
S-фразы (устарело)S22 S24 / 25 S26 S36 / 37/39 S45 S53
NFPA 704 (огненный алмаз)
точка возгорания> 100 ° С (212 ° F, 373 К)
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверятьY проверить (что проверятьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Этидиум бромид (также известен как бромид гомидия[1][2]) является вставка агент обычно используется как флуоресцентный тег (нуклеиновая кислота пятно ) в молекулярная биология лаборатории для таких методов, как электрофорез в агарозном геле. Обычно его сокращают как EtBr, который также является аббревиатурой от бромэтан. Чтобы избежать путаницы, некоторые лаборатории использовали аббревиатуру EthBr для этой соли. При воздействии ультрафиолетовое излучение, это будет флуоресценция с оранжевым цветом, усиливающимся почти в 20 раз после связывания с ДНК. Под именем гомидиум, он широко используется с 1950-х годов в ветеринарии для лечения трипаносомоз у крупного рогатого скота.[3] Высокая заболеваемость устойчивость к противомикробным препаратам делает это лечение непрактичным в некоторых областях, где связанные изометамидий хлорид вместо этого используется. Бромистый этидий может быть мутаген, хотя это зависит от подвергшегося воздействию организма и обстоятельств воздействия.

Структура, химия и флуоресценция

Спектр поглощения бромистого этидия

Как и большинство флуоресцентный соединения, бромистый этидий ароматный. Его ядро гетероциклический группа обычно известна как фенантридин, изомер которого - флуоресцентный краситель акридин. Максимумы поглощения EtBr в водном растворе находятся при 210 нм и 285 нм, что соответствует ультрафиолетовое излучение. Как результат этого возбуждение EtBr излучает оранжевый свет с длиной волны 605 нм.[4][5]

Интенсивная флуоресценция бромида этидия после связывания с ДНК, вероятно, не связана с жесткой стабилизацией фенил часть, потому что было показано, что фенильное кольцо выступает за пределы интеркалированных оснований. Фактически, фенильная группа оказывается почти перпендикулярной плоскости кольцевой системы, поскольку она вращается вокруг своей одинарной связи, чтобы найти положение, в котором она будет минимально воздействовать на кольцевую систему. Вместо этого гидрофобный среда, обнаруженная между парами оснований, считается ответственный. Перейдя в эту гидрофобный Вдали от растворителя катион этидия вынужден сбрасывать любые молекулы воды, которые были с ним связаны. Поскольку вода обладает высокой флуоресценцией тушитель удаление этих молекул воды позволяет этидию флуоресцировать.[нужна цитата ]

Приложения

Образец ДНК отделен с помощью гель-электрофорез нуклеиновых кислот и окрашены бромидом этидия, который излучает оранжевый свет после связывания с ДНК

Бромид этидия обычно используется для обнаружения нуклеиновых кислот в лабораториях молекулярной биологии. На случай, если ДНК обычно это двухцепочечная ДНК из ПЦР, ограничительные дайджесты и др. Одноцепочечные РНК также может быть обнаружен, поскольку он обычно складывается обратно на себя и, таким образом, обеспечивает локальное базовая пара чтобы краситель интеркалировал. Обнаружение обычно включает гель содержащие нуклеиновые кислоты, помещенные на ультрафиолетовую лампу или под нее. поскольку ультрафиолетовый свет вреден для глаз и кожи, гели, окрашенные бромистым этидием, обычно просматриваются косвенно с помощью закрытой камеры с флуоресцентный изображения, записанные как фотографии. При необходимости прямого просмотра глаза и открытые участки кожи зрителя должны быть защищены. В лаборатории интеркалирующие свойства уже давно используются для минимизации конденсации хромосом, когда культура подвергается действию агентов, останавливающих митоз во время сбора урожая. Полученные препараты на предметных стеклах обеспечивают более высокую степень разрешения и, следовательно, большую уверенность в определении структурной целостности хромосом при микроскопическом анализе.

Бромид этидия также используется при разделении фрагментов ДНК с помощью электрофорез в агарозном геле.[6] Он добавляется в рабочий буфер и связывается путем интеркаляции между парами оснований ДНК. Когда гель агарозы освещается УФ-светом, становятся видимыми полосы ДНК. Интеркаляция EtBr может изменять свойства молекулы ДНК, такие как заряд, вес, конформацию и гибкость. Поскольку подвижность молекул ДНК через агарозный гель измеряется относительно стандарта молекулярной массы, эффекты EtBr могут иметь решающее значение для определения размеров молекул.[7]

Бромид этидия также широко используется для уменьшения митохондриальная ДНК количество копий в пролиферирующих клетках.[8] Воздействие EtBr на митохондриальную ДНК используется в ветеринарии для лечения трипаносомоз у крупного рогатого скота, поскольку EtBr связывает молекулы кинетопластид ДНК и меняет свою конформацию на Z-ДНК форма. Эта форма подавляет репликацию кинетопластидной ДНК, которая смертельна для трипаносом.[9]

Альтернативы

Существуют альтернативы бромиду этидия, которые рекламируются как менее опасные и обладающие лучшими характеристиками.[10][11] Например, несколько SYBR некоторые исследователи используют красители на основе красок, появляются и другие пятна, такие как "Novel Juice". Красители SYBR менее мутагены, чем EtBr, благодаря Тест Эймса с экстрактом печени.[12] Однако на самом деле SYBR Green I оказался более мутагенным, чем EtBr, по отношению к бактериальным клеткам, подвергнутым УФ-излучению (которое используется для визуализации любого красителя).[13] Это может относиться к другим «более безопасным» красителям, но пока доступны сведения о мутагенности и токсичности.[14] они не были опубликованы в рецензируемых журналах. В MSDS для SYBR Safe сообщает LD50 для крыс - более 5 г / кг, что выше, чем у EtBr (1,5 г / кг). Многие альтернативные красители взвешены в ДМСО, что само по себе имеет последствия для здоровья, включая повышенное всасывание органических соединений кожей.[12] Несмотря на преимущество использования красителей SYBR вместо EtBr для окрашивания, многие исследователи по-прежнему предпочитают EtBr, поскольку он значительно дешевле.

Риск для здоровья

Этидиум бромид вставленный между двумя парами оснований аденин-тимин. Интеркаляция может вызвать мутацию ДНК.

Считается, что бромид этидия действует как мутаген потому что он вставляет двухцепочечный ДНК (т.е. вставляется между нитями), деформируя ДНК.[15] Это может повлиять на биологические процессы ДНК, например Репликация ДНК и транскрипция. Бромид этидия оказывает мутагенное действие на бактерии через Тест Эймса, но только после обработки гомогенатом печени, который имитирует метаболический распад исследуемой молекулы.[16] Отсутствие обнаруженной мутагенности без гомогената печени указывает на то, что бромистый этидий не обладает прямым мутагенным действием, но что его метаболиты находятся; однако идентичность этих мутагенных метаболитов неизвестна. Национальная программа токсикологии заявляет, что он не оказывает мутагенного действия на крыс и мышей.[17] Эти выводы подтверждаются субхроническим канцерогенность исследование на мышах, при котором не было обнаружено мутагенных эффектов.[18] Использование бромида этидия (торговая марка Homidium) у животных для лечения трипаносомной инфекции позволяет предположить, что токсичность и мутагенность невысоки. Были проведены исследования на животных для оценки EtBr как потенциального противоопухолевого химиотерапевтического агента.[19] Его химиотерапевтическое использование связано с его токсичностью для митохондрий.[20] Более недавнее исследование показывает, что EtBr действует как яд топоизомеразы I, как и некоторые противоопухолевые препараты, применяемые у людей.[21] Вышеупомянутые исследования не подтверждают широко распространенную идею о том, что бромистый этидий является сильнодействующим мутагеном для человека, но они указывают на то, что он может быть токсичным в высоких концентрациях. Недавние научные авторы сообщали о том, что считается непропорциональным опасением по поводу токсичности и мутагенности соединения.[22][23]

В большинстве случаев использование бромистого этидия в лаборатории (0,25–1 мкг / мл) ниже уровня, необходимого для токсичности, и на 3 порядка ниже терапевтических доз, применяемых для крупного рогатого скота.[24] Уровень достаточно высок, чтобы воздействие могло мешать репликации митохондриальной ДНК в некоторых линиях клеток человека, хотя последствия этого неясны. Чтобы полностью понять потенциальный риск, который представляет собой бромистый этидий для сотрудников лаборатории, потребуются испытания на людях и более длительные исследования в любой системе на млекопитающих.[25]

Бромид этидия может быть добавлен к YPD среды и используется как ингибитор роста клеток.[26]

Обращение и утилизация

Бромистый этидий не считается опасными отходами при низких концентрациях.[27] но многие организации обращаются с ними как с опасными отходами. С материалом следует обращаться в соответствии с паспорт безопасности материала (MSDS).

Утилизация лабораторного бромистого этидия остается спорным вопросом.[28] Бромид этидия можно разложить химическим путем или собрать и сжечь. Отходы бромистого этидия с концентрацией ниже установленной обычно утилизируются обычным образом (например, сливают в канализацию). Распространенной практикой является обработка бромистого этидия гипохлорит натрия (отбеливатель) перед утилизацией.[29] Согласно Лунну и Сансону, при химическом разложении с использованием отбеливателя образуются соединения, которые обладают мутагенными свойствами. Тест Эймса. Данных о мутагенном действии продуктов разложения нет. Ланн и Сансон описывают более эффективные методы деградации.[30] В другом месте удаление бромистого этидия из растворов с активированный уголь или ионообменная смола Рекомендовано.[31] Для этого доступны различные коммерческие продукты.[32]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Гомидиум
  2. ^ https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Homidium-bromide, дата обращения 09.08.2020
  3. ^ Stevenson, P .; Sones, K. R .; Gicheru, M. M .; Мванги, Э. К. (1995). «Сравнение изометамидия хлорида и гомидия бромида в качестве профилактических препаратов от трипаносомоза у крупного рогатого скота в Нгурумане, Кения». Acta Tropica. 59 (2): 257–258. Дои:10.1016 / 0001-706X (94) 00080-К. PMID  7676909.
  4. ^ Сабнис, Рам Васудео (2010). Справочник биологических красителей и красителей: синтез и промышленное применение. Хобокен, Нью-Джерси: Уайли. ISBN  978-0-470-40753-0.
  5. ^ «Рекомендации по применению: бромид этидия» (PDF). Получено 6 апреля 2014.
  6. ^ Борст, П. (ноябрь 2005 г.). «Электрофорез в этидиевом ДНК-агарозном геле: как это началось». IUBMB Life. 57 (11): 745–747. Дои:10.1080/15216540500380855. PMID  16511967.
  7. ^ Sigmon, J .; Ларком, Л. Л. (октябрь 1996 г.). «Влияние бромистого этидия на подвижность фрагментов ДНК при электрофорезе в агарозном геле». Электрофорез. 17 (10): 1524–1527. Дои:10.1002 / elps.1150171003. ISSN  0173-0835. PMID  8957173.
  8. ^ Diaz, F .; Bayona Bafaluy, M.P .; Rana, M .; Mora, M .; Hao, H .; Мораес, К. Т. (ноябрь 2002 г.). «Митохондриальная ДНК человека с большими делециями повторно заселяет органеллы быстрее, чем полноразмерные геномы при ослабленном контроле числа копий». Исследования нуклеиновых кислот. 30 (21): 4626–4633. Дои:10.1093 / nar / gkf602. ЧВК  135822. PMID  12409452.
  9. ^ Ullu, E .; Рой Чоудхури, А .; Бакши, Р .; Wang, J .; Йылдырыр, Г .; Лю, Б .; Папас-Браун, В .; Толун, Г .; Griffith, J.D .; Шапиро, Т. А .; Jensen, R.E .; Энглунд, П. Т. (2010). «Убийство африканских трипаносом бромидом этидия». Патогены PLOS. 6 (12): e1001226. Дои:10.1371 / journal.ppat.1001226. ISSN  1553-7374. ЧВК  3002999. PMID  21187912.
  10. ^ Huang, Q .; Фу, В. Л. (2005). «Сравнительный анализ эффективности окрашивания ДНК различными флуоресцентными красителями при препаративном электрофорезе в агарозном геле». Клиническая химия и лабораторная медицина. 43 (8): 841–842. Дои:10.1515 / CCLM.2005.141. PMID  16201894. S2CID  27423672.
  11. ^ Мэдден, Дин. «Более безопасные пятна для ДНК». Получено 2009-12-08.
  12. ^ а б Певец В.Л .; Lawlor, T. E .; Юэ, С. (1999). "Сравнение мутагенности геля нуклеиновой кислоты SYBR Green I и мутагенности бромистого этидия в Сальмонелла/ анализ обратной мутации микросом млекопитающих (тест Эймса) ». Мутационные исследования. 439 (1): 37–47. Дои:10.1016 / с 1383-5718 (98) 00172-7. PMID  10029672.
  13. ^ Охта, Т .; Tokishita, S .; Ямагата, Х. (2001). «Бромид этидия и SYBR Green I усиливают генотоксичность ультрафиолетового излучения и химических мутагенов в Кишечная палочка". Мутационные исследования. 492 (1–2): 91–97. Дои:10.1016 / S1383-5718 (01) 00155-3. PMID  11377248.
  14. ^ «Отчет о тестировании сока Novel» (PDF). Newmarket Scientific.
  15. ^ Варинг, М. Дж. (1965). «Комплексообразование между бромидом этидия и нуклеиновыми кислотами». Журнал молекулярной биологии. 13 (1): 269–282. Дои:10.1016 / S0022-2836 (65) 80096-1. PMID  5859041.
  16. ^ McCann, J .; Эймс, Б. Н. (1975). "Обнаружение канцерогенов как мутагенов в Сальмонелла/ микросомный тест: анализ 300 химических веществ ». Труды Национальной академии наук. 72 (12): 5135–5139. Bibcode:1975ПНАС ... 72.5135М. Дои:10.1073 / пнас.72.12.5135. ЧВК  388891. PMID  1061098.
  17. ^ «Бромид этидия: генетическая токсичность». Национальная токсикологическая программа. 2005-08-15. Получено 2009-09-30.
  18. ^ Мароссек, В. (2001-12-18). «Идентификация и характеристика молекулярно-биологических исследований на основе супрессоров опухолей р53 в Тамоксифене. Бромдезоксиуридин-индуцирующий карзиногенез в лаборатории» [Идентификация и характеристика молекулярно-биологических изменений на примере опухолевого супрессора p53 при канцерогенезе, вызванном тамоксифеном или бромдезоксиуридином, в лабораторных условиях]. Получено 2011-09-08.
  19. ^ Kramer, M. J .; Грюнберг, Э. (1973). «Эффект бромистого этидия против трансплантируемых опухолей у мышей и крыс». Экспериментальная химиотерапия. 19 (4): 254–258. Дои:10.1159/000221462. PMID  4801160.
  20. ^ Вурмб-Шварк, Н. фон; Cavelier, L .; Кортопасси, Г. А. (2006). «Низкая доза этидия бромида приводит к увеличению общей митохондриальной ДНК, в то время как более высокие концентрации вызывают делецию мтДНК 4997 в линии нейрональных клеток человека». Мутационные исследования. 596 (1–2): 57–63. Дои:10.1016 / j.mrfmmm.2005.12.003. PMID  16488450.
  21. ^ Gentry, A.C .; Juul, S .; Veigaard, C .; Knudsen, B.R .; Ошеров, Н. (2011). «Геометрия суперспиралей ДНК модулирует активность расщепления ДНК топоизомеразы I человека». Исследования нуклеиновых кислот. 39 (3): 1014–1022. Дои:10.1093 / nar / gkq822. ЧВК  3035449. PMID  20855291.
  22. ^ Апрель, Дерек Лоу 18; 2016 (18.04.2016). «Миф о бромистом этидии». В трубопроводе. Получено 2019-02-28.CS1 maint: числовые имена: список авторов (ссылка на сайт)
  23. ^ Редфилд, Рози. «Ересь о бромистом этидии». Получено 2019-02-28.
  24. ^ Освальд, Ник (26 сентября 2007). «Бромид этидия: проверка реальности». Получено 2014-05-01.
  25. ^ Национальная токсикологическая программа (2005-08-15). "Краткое содержание бромистого этидия: свидетельства возможной канцерогенной активности" (PDF). Получено 2009-09-30.
  26. ^ Caesar, R .; Warringer, J .; Бломберг, А. (2006). «Физиологическое значение и идентификация новых мишеней для N-концевой ацетилтрансферазы NatB». Эукариотическая клетка. 5 (2): 368–78. Дои:10.1128 / EC.5.2.368-378.2006. ЧВК  1405896. PMID  16467477.
  27. ^ "Краткое содержание бромистого этидия" (PDF). Национальная токсикологическая программа. 2005-08-15. Получено 2009-09-30.
  28. ^ Хенген, П. Н. (1994). «Методы и реагенты: утилизация бромистого этидия». Тенденции в биохимических науках. 19 (6): 257–258. Дои:10.1016 / 0968-0004 (94) 90152-Х. PMID  8073504.
  29. ^ Броня, Маргарет-Энн (2003). Руководство по утилизации опасных лабораторных химикатов (3-е изд.). CRC. С. 222–223. ISBN  1-56670-567-3.
  30. ^ Lunn, G .; Сансоне, Э. Б. (1987). «Бромистый этидий: разрушение и обеззараживание растворов». Аналитическая биохимия. 162 (2): 453–458. Дои:10.1016/0003-2697(87)90419-2. PMID  3605608.
  31. ^ Бенсауде, О. (1988). «Бромистый этидий и безопасность - читатели предлагают альтернативные решения». Тенденции в генетике. 4 (4): 89–90. Дои:10.1016/0168-9525(88)90092-3. PMID  3238760.
  32. ^ «Утилизация бромистого этидия». Архивировано из оригинал на 2015-04-15. Получено 2006-10-03.

внешние ссылки