Бромид этидия (или бромид гомидия , [1] хлоридная соль, хлорид гомидия ) [2] [3] представляет собой интеркалирующий агент, обычно используемый в качестве флуоресцентной метки ( окраски нуклеиновой кислоты ) в лабораториях молекулярной биологии для таких методов, как электрофорез в агарозном геле . Его обычно называют EtBr , что также является аббревиатурой для бромэтана . Чтобы избежать путаницы, некоторые лаборатории использовали аббревиатуру EthBr для этой соли. Под воздействием ультрафиолета он будетфлуоресцируют оранжевым цветом, усиливаясь почти в 20 раз после связывания с ДНК . Под названием гомидиум он широко используется с 1950-х годов в ветеринарии для лечения трипаносомоза у крупного рогатого скота. [4] Высокая частота резистентности к противомикробным препаратам делает это лечение непрактичным в некоторых областях, где вместо этого используется родственный изометамидий хлорид . Бромистый этидий может быть мутагеном , хотя это зависит от подвергаемого воздействию организма и обстоятельств воздействия.
Имена | |
---|---|
Предпочтительное название IUPAC 3,8-диамино-5-этил-6-фенилфенантридин-5-иум бромид | |
Другие названия
| |
Идентификаторы | |
3D модель ( JSmol ) | |
ЧЭБИ | |
ЧЭМБЛ | |
ChemSpider | |
ECHA InfoCard | 100.013.622 |
Номер ЕС |
|
КЕГГ | |
PubChem CID | |
Номер RTECS |
|
UNII | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| |
| |
Характеристики | |
С 21 Ч 20 Рублей 3 | |
Молярная масса | 394,294 г / моль |
Появление | Пурпурно-красное твердое вещество |
Температура плавления | От 260 до 262 ° C (от 500 до 504 ° F; от 533 до 535 K) |
Растворимость в воде | ~ 40 г / л |
Фармакология | |
Код ATCvet | QP51AX06 ( ВОЗ ) |
Опасности | |
R-фразы (устаревшие) | R25 R36 / 37/38 R46 |
S-фразы (устаревшие) | S22 S24 / 25 S26 S36 / 37/39 S45 S53 |
NFPA 704 (огненный алмаз) | 4 1 0 |
точка возгорания | > 100 ° С (212 ° F, 373 К) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
проверить ( что есть ?) | |
Ссылки на инфобоксы | |
Структура, химический состав и флуоресценция
Как и большинство флуоресцентных соединений , бромид этидия ароматичен . Его основной гетероциклический фрагмент обычно известен как фенантридин , изомер которого представляет собой флуоресцентный краситель акридин . Максимумы поглощения EtBr в водном растворе находятся при 210 нм и 285 нм, что соответствует ультрафиолетовому свету . В результате этого возбуждения EtBr излучает оранжевый свет с длиной волны 605 нм. [5] [6]
Интенсивная флуоресценция бромида этидия после связывания с ДНК, вероятно, не связана с жесткой стабилизацией фенильного фрагмента , поскольку 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 влиять на кольцевую систему. Вместо этого считается, что за это отвечает гидрофобная среда, находящаяся между парами оснований . Перемещаясь в эту гидрофобную среду и удаляясь от растворителя, катион этидия вынужден терять любые молекулы воды, которые были с ним связаны. Поскольку вода является высокоэффективным гасителем флуоресценции , удаление этих молекул воды позволяет этидию флуоресцировать. [ необходима цитата ]
Приложения
Бромид этидия обычно используется для обнаружения нуклеиновых кислот в лабораториях молекулярной биологии. В случае ДНК это обычно двухцепочечная ДНК из ПЦР , рестрикционного расщепления и т. Д. Одноцепочечная РНК также может быть обнаружена, поскольку она обычно сворачивается сама на себя и, таким образом, обеспечивает локальное спаривание оснований для интеркалирования красителя. Обнаружение обычно включает гель, содержащий нуклеиновые кислоты, помещенный на или под ультрафиолетовой лампой. Поскольку ультрафиолетовый свет вреден для глаз и кожи, гели, окрашенные бромистым этидием, обычно просматриваются косвенно с помощью закрытой камеры, а флуоресцентные изображения записываются 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 митотические процессы 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 электрофорезом в агарозном геле . [7] 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. [8]
Бромид этидия также широко используется для уменьшения количества копий митохондриальной ДНК в пролиферирующих клетках. [9] Воздействие EtBr на митохондриальную ДНК используется в ветеринарии для лечения трипаносомоза у крупного рогатого скота, поскольку EtBr связывает молекулы кинетопластидной ДНК и изменяет их конформацию на форму Z-ДНК . Эта форма подавляет репликацию кинетопластидной ДНК, которая смертельна для трипаносом. [10]
Хлоридная соль хлорида гомидия имеет те же применения. [2] [3]
Альтернативы
Существуют альтернативы бромистому этидию, которые рекламируются как менее опасные и обладающие лучшими характеристиками. [11] [12] Например, некоторые исследователи используют несколько красителей на основе SYBR, а также появляются другие появляющиеся пятна, такие как "Novel Juice". Красители SYBR менее мутагены, чем EtBr, согласно тесту Эймса с экстрактом печени. [13] Тем не менее, SYBR Green I оказался более мутагенным, чем EtBr, по отношению к бактериальным клеткам, подвергнутым УФ-излучению (которое используется для визуализации любого красителя). [14] Это может относиться к другим «более безопасным» красителям, но, хотя подробности о мутагенности и токсичности доступны [15], они не были опубликованы в рецензируемых журналах. В MSDS для SYBR Safe указано значение LD 50 для крыс более 5 г / кг, что выше, чем у EtBr (1,5 г / кг). Многие альтернативные красители суспендированы в ДМСО , что само по себе имеет последствия для здоровья, в том числе увеличивает абсорбцию органических соединений кожей. [13] Несмотря на преимущество использования красителей SYBR вместо EtBr для окрашивания, многие исследователи по-прежнему предпочитают EtBr, поскольку он значительно дешевле.
Риски для здоровья
Считается, что бромид этидия действует как мутаген, потому что он интеркалирует двухцепочечную ДНК (то есть вставляется между цепями), деформируя ДНК. [16] Это может повлиять на биологические процессы ДНК , такие как репликация и транскрипция ДНК . Бромид этидия оказался мутагенным по отношению к бактериям с помощью теста Эймса , но только после обработки гомогенатом печени, который имитирует метаболический распад исследуемой молекулы. [17] Отсутствие выявленной мутагенности без гомогената печени указывает на то, что бромид этидия не является прямым мутагеном, но его метаболиты обладают; однако идентичность этих мутагенных метаболитов неизвестна. Национальная токсикологическая программа утверждает, что он не оказывает мутагенного действия на крыс и мышей. [18] Эти выводы подтверждаются исследованием субхронической канцерогенности на мышах, в котором не было обнаружено мутагенных эффектов. [19] Использование бромида этидия (торговая марка Homidium) у животных для лечения трипаносомной инфекции свидетельствует о невысокой токсичности и мутагенности. Были проведены исследования на животных для оценки EtBr как потенциального противоопухолевого химиотерапевтического агента. [20] Его химиотерапевтическое использование связано с его токсичностью для митохондрий. [21] Более недавнее исследование показывает, что EtBr действует как яд топоизомеразы I, как и некоторые противоопухолевые препараты, применяемые у людей. [22] 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 воспринимается как непропорциональный страх перед токсичностью и мутагенностью соединения. [23] [24]
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. [25] 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 млекопитающих. [26]
Бромид этидия можно добавлять в среду YPD и использовать в качестве ингибитора роста клеток. [27]
Обращение и утилизация
Бромистый этидий не регулируется как опасные отходы при низких концентрациях [28], но многие организации обращаются с ним как с опасными отходами. С материалом следует обращаться в соответствии с паспортом безопасности материала (MSDS).
Утилизация лабораторного бромистого этидия остается спорной темой. [29] Бромид этидия можно разложить химическим путем или собрать и сжечь. Отходы бромистого этидия с концентрацией ниже установленной обычно утилизируются обычным образом (например, сливаются в канализацию). Распространенной практикой является обработка бромистого этидия гипохлоритом натрия (отбеливателем) перед утилизацией. [30] Согласно Лунну и Сансону, химическое разложение с использованием отбеливателя дает мутагенные соединения по тесту Эймса . Отсутствуют данные о мутагенном действии продуктов разложения. Ланн и Сансон описывают более эффективные методы деградации. [31] В других случаях рекомендуется удаление бромистого этидия из растворов с помощью активированного угля или ионообменной смолы . [32] Для этого доступны различные коммерческие продукты. [33]
Устойчивость к лекарству
Трипаносомы в долине реки Гибе на юго-западе Эфиопии проявили универсальную резистентность в период с июля 1989 года по февраль 1993 года. [34] Это, вероятно, указывает на постоянную потерю функции в этой области против тестируемой мишени, T. congolense, изолированного от боранского крупного рогатого скота. [34]
Смотрите также
- Фенантридин
- Электрофорез в агарозном геле и гель-электрофорез нуклеиновых кислот
- GelRed (сам производный от ethbr) и GelGreen , позиционируемые как более безопасные и интенсивные пятна ДНК.
- Пропидийиодид и пропидия моноазид , связанные красители
Рекомендации
- ^ "Гомидия бромид" . PubChem . NCBI , NLM , US NIH . Проверено 8 сентября 2020 . CID 14710 от PubChem
- ^ а б Кинабо, ЛДБ (1993). «Фармакология существующих препаратов от трипаносомоза животных». Acta Tropica . Эльзевир . 54 (3–4): 169–183. DOI : 10.1016 / 0001-706x (93) 90091-о . ISSN 0001-706X . PMID 7902656 . S2CID 27564786 .
- ^ а б «Гомидия хлорид» . PubChem . NCBI , NLM , US NIH . Проверено 14 марта 2021 . CID 11765 от PubChem
- ^ Стивенсон, П .; Сонес, КР; Gicheru, MM; Мванги, ЭК (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. DOI : 10.1016 / 0001-706X (94) 00080-K . PMID 7676909 .
- ^ Сабнис, Рам Васудео (2010). Справочник биологических красителей и красителей: синтез и промышленное применение . Хобокен, Нью-Джерси: Уайли. ISBN 978-0-470-40753-0.
- ^ «Рекомендации по применению: бромид этидия» (PDF) . Проверено 6 апреля 2014 года .
- ^ Борст, П. (ноябрь 2005 г.). «Электрофорез в этидиевом ДНК-агарозном геле: как это началось» . IUBMB Life . 57 (11): 745–747. DOI : 10.1080 / 15216540500380855 . PMID 16511967 .
- ^ Sigmon, J .; Ларком, LL (октябрь 1996 г.). «Влияние бромистого этидия на подвижность фрагментов ДНК при электрофорезе в агарозном геле». Электрофорез . 17 (10): 1524–1527. DOI : 10.1002 / elps.1150171003 . ISSN 0173-0835 . PMID 8957173 . S2CID 10593378 .
- ^ Diaz, F .; Байона Бафалуй, депутат; Rana, M .; Mora, M .; Hao, H .; Мораес, Коннектикут (ноябрь 2002 г.). «Митохондриальная ДНК человека с большими делециями повторно заселяет органеллы быстрее, чем полноразмерные геномы при ослабленном контроле количества копий» . Исследования нуклеиновых кислот . 30 (21): 4626–4633. DOI : 10.1093 / NAR / gkf602 . PMC 135822 . PMID 12409452 .
- ^ Ullu, E .; Рой Чоудхури, А .; Бакши, Р .; Wang, J .; Yıldırır, G .; Лю, Б .; Папас-Браун, В .; Толун, Г .; Гриффит, Дж. Д.; Шапиро, Т.А.; Дженсен, RE; Энглунд, PT (2010). «Убийство африканских трипаносом бромистым этидием» . PLOS Патогены . 6 (12): e1001226. DOI : 10.1371 / journal.ppat.1001226 . ISSN 1553-7374 . PMC 3002999 . PMID 21187912 .
- ^ Хуанг, Q .; Фу, WL (2005). «Сравнительный анализ эффективности окрашивания ДНК различными флуоресцентными красителями при препаративном электрофорезе в агарозном геле». Клиническая химия и лабораторная медицина . 43 (8): 841–842. DOI : 10,1515 / CCLM.2005.141 . PMID 16201894 . S2CID 27423672 .
- ^ Мэдден, Дин. «Более безопасные пятна для ДНК» . Проверено 8 декабря 2009 .
- ^ а б Певица, ВЛ; Лоулор, TE; Юэ, С. (1999). «Сравнение мутагенности геля, окрашивающего нуклеиновую кислоту SYBR Green I, и мутагенности бромистого этидия в анализе обратной мутации сальмонелл / микросом млекопитающих (тест Эймса)». Мутационные исследования . 439 (1): 37–47. DOI : 10.1016 / s1383-5718 (98) 00172-7 . PMID 10029672 .
- ^ Охта, Т .; Tokishita, S .; Ямагата, Х. (2001). «Бромид этидия и SYBR Green I усиливают генотоксичность УФ-излучения и химических мутагенов в E. coli ». Мутационные исследования . 492 (1-2): 91–97. DOI : 10.1016 / S1383-5718 (01) 00155-3 . PMID 11377248 .
- ^ «Отчет о тестировании сока Novel» (PDF) . Newmarket Scientific.
- ^ Уоринг, MJ (1965). «Комплексообразование между бромидом этидия и нуклеиновыми кислотами». Журнал молекулярной биологии . 13 (1): 269–282. DOI : 10.1016 / S0022-2836 (65) 80096-1 . PMID 5859041 .
- ^ McCann, J .; Эймс, Б.Н. (1975). «Обнаружение канцерогенов как мутагенов в тесте на сальмонеллы / микросомы: анализ 300 химических веществ» . Труды Национальной академии наук . 72 (12): 5135–5139. Полномочный код : 1975PNAS ... 72.5135M . DOI : 10.1073 / pnas.72.12.5135 . PMC 388891 . PMID 1061098 .
- ^ «Бромид этидия: генетическая токсичность» . Национальная токсикологическая программа. 2005-08-15 . Проверено 30 сентября 2009 .
- ^ Мароссек, В. (2001-12-18). «Идентификация и характеристика молекулярно-биологических изменений на основе супрессоров опухолей р53 в тамоксифенбзв. Бромдезоксиуридин-индуцирующий карзиногенез в лабораториях» [Идентификация и характеристика молекулярно-биологических изменений в опухолевом супрессивном или опухолевом бамрессанте, индуцированном пномидоксигенезом 53 » [Идентификация и характеристика молекулярно-биологических изменений в опухолевом супрессоре 53 лабораторный инвентарь] . Проверено 8 сентября 2011 .
- ^ Крамер, MJ; Грюнберг, Э. (1973). «Эффект бромистого этидия против трансплантируемых опухолей у мышей и крыс». Экспериментальная химиотерапия . 19 (4): 254–258. DOI : 10.1159 / 000221462 . PMID 4801160 .
- ^ Вурмб-Шварк, Н. фон; Cavelier, L .; Cortopassi, GA (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. DOI : 10.1016 / j.mrfmmm.2005.12.003 . PMID 16488450 .
- ^ Джентри, AC; Juul, S .; Veigaard, C .; Knudsen, BR; Ошеров, Н. (2011). «Геометрия суперспиралей ДНК модулирует активность расщепления ДНК топоизомеразы I человека» . Исследования нуклеиновых кислот . 39 (3): 1014–1022. DOI : 10.1093 / NAR / gkq822 . PMC 3035449 . PMID 20855291 .
- ^ Апрель, Дерек Лоу 18; 2016 (18.04.2016). «Миф о бромистом этидии» . В трубопроводе . Проверено 28 февраля 2019 .CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
- ^ Редфилд, Рози. «Ересь о бромистом этидии» . Проверено 28 февраля 2019 .
- ^ Освальд, Ник (26 сентября 2007). «Бромид этидия: проверка реальности» . Проверено 1 мая 2014 .
- ^ Национальная токсикологическая программа (2005-08-15). «Краткое изложение бромистого этидия: данные о возможной канцерогенной активности» (PDF) . Проверено 30 сентября 2009 .
- ^ Caesar, R .; Warringer, J .; Бломберг, А. (2006). «Физиологическое значение и идентификация новых мишеней для N-концевой ацетилтрансферазы NatB» . Эукариотическая клетка . 5 (2): 368–78. DOI : 10.1128 / EC.5.2.368-378.2006 . PMC 1405896 . PMID 16467477 .
- ^ «Краткое содержание бромистого этидия» (PDF) . Национальная токсикологическая программа. 2005-08-15 . Проверено 30 сентября 2009 .
- ^ Хенген, П.Н. (1994). «Методы и реагенты: утилизация бромистого этидия». Направления биохимических наук . 19 (6): 257–258. DOI : 10.1016 / 0968-0004 (94) 90152-X . PMID 8073504 .
- ^ Броня, Маргарет-Энн (2003). Руководство по утилизации опасных лабораторных химикатов (3-е изд.). CRC. С. 222–223. ISBN 1-56670-567-3.
- ^ Lunn, G .; Сансон, Е.Б. (1987). «Бромистый этидий: разрушение и обеззараживание растворов» . Аналитическая биохимия . 162 (2): 453–458. DOI : 10.1016 / 0003-2697 (87) 90419-2 . PMID 3605608 .
- ^ Бенсауде, О. (1988). «Бромистый этидий и безопасность - читатели предлагают альтернативные решения». Тенденции в генетике . 4 (4): 89–90. DOI : 10.1016 / 0168-9525 (88) 90092-3 . PMID 3238760 .
- ^ «Утилизация бромистого этидия» . Архивировано из оригинала на 2015-04-15 . Проверено 3 октября 2006 .
- ^ а б Mulugeta, Wubet; Уилкс, Джон; Мулату, Воудьялев; Majiwa, Phelix AO; Масаке, Рэйчел; Перегрин, Эндрю S (1997). «Длительное появление Trypanosoma congolense, устойчивого к диминазену, изометамидию и гомидиуму, у крупного рогатого скота в Гибе, Эфиопия». Acta Tropica . Эльзевир . 64 (3–4): 205–217. DOI : 10.1016 / s0001-706x (96) 00645-6 . ISSN 0001-706X . PMID 9107367 . S2CID 23878484 .
Внешние ссылки
- СМИ, связанные с бромидом этидия, на Викискладе?