エチジウムブロマイド
エチジウムブロマイド
名前
推奨IUPAC名
3,8-ジアミノ-5-エチル-6-フェニルフェナントリジン-5-イウム臭化物
その他の名前
  • 2,7-ジアミノ-10-エチル-6-フェニルフェナントリジニウム臭化物
  • 2,7-ジアミノ-10-エチル-9-フェニルフェナントリジニウム臭化物
  • 3,8-ジアミノ-1-エチル-6-フェニルフェナントリジニウム臭化物
  • 5-エチル-6-フェニルフェナントリジン-3,8-ジアミン臭化物
  • エチジウムブロマイド
  • 臭化ホミジウム
  • 臭化エトキシレート
  • エーテル臭素
識別子
3Dモデル（JSmol）
3642536
チェビ
チェムブル
ケムスパイダー
ECHA 情報カード100.013.622
EC番号
  • 214-984-6
ケッグ
RTECS番号
  • SF7950000
ユニイ
国連番号2811
  • InChI=1S/C21H19N3.BrH/c1-2-24-20-13-16(23)9-11-18(20)17-10-8- 15(22)12-19(17)21(24)14-6-4-3-5-7-14;/h3-13,23H,2,22H2,1H3;1H チェックはい
    キー: ZMMJGEGLRURXTF-UHFFFAOYSA-N チェックはい
  • InChI=1/C21H19N3.BrH/c1-2-24-20-13-16(23)9-11-18(20)17-10-8- 15(22)12-19(17)21(24)14-6-4-3-5-7-14;/h3-13,23H,2,22H2,1H3;1H
    キー: ZMMJGEGLRURXTF-UHFFFAOYAD
  • CC[n+]1c2cc(N)ccc2c3ccc(N)cc3c1c4ccccc4.[Br-]
プロパティ
C 21 H 20 BrN 3
モル質量394.294 g/モル
外観 紫赤色の固体
密度1.3739
融点260～262℃（500～504°F、533～535K）
約40g/l
薬理学
QP51DX03 ( WHO )
危険性[ 1 ]
GHSラベル：
GHS06: 有毒GHS08: 健康被害
危険
H302、H330、H341
P201、P202、P260、P284、P301+P312、P304+P340+P310
NFPA 704（ファイアダイヤモンド）
NFPA 704 4色ダイヤモンドHealth 4: Very short exposure could cause death or major residual injury. E.g. VX gasFlammability 1: Must be pre-heated before ignition can occur. Flash point over 93 °C (200 °F). E.g. canola oilInstability 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g. liquid nitrogenSpecial hazards (white): no code
4
1
0
引火点> 100 °C (212 °F; 373 K)
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。
チェックはい 検証する （何ですか  ？） チェックはい☒北

臭化エチジウム（または臭化ホミジウム、[ 2 ]塩化物、塩化ホミジウム）[ 3 ] [ 4 ]は、分子生物学研究室でアガロースゲル電気泳動などの技術に蛍光タグ（核酸染色）として一般的に使用される挿入剤です。一般的にはEtBrと略されますが、これはブロモエタンの略語でもあります。混乱を避けるために、一部の研究室ではこの塩にEthBr という略語を使用しています。紫外線にさらされるとオレンジ色の蛍光を発し、 DNAに結合すると約20倍に増強されます。ホミジウムという名称で、1950年代から獣医学において牛のトリパノソーマ症の治療に一般的に使用されています。 [ 5 ]抗菌薬耐性 の発生率が高いため、一部の地域ではこの治療は非実用的であり、そのような地域では関連する塩化イソメタミジウムが代わりに使用されています。変異原性物質としての評判にもかかわらず、代謝活性化なしでは変異原性が低いことが試験で示されています。[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]

構造、化学、蛍光

臭化エチジウムの吸収スペクトル

ほとんどの蛍光化合物と同様に、臭化エチジウムは芳香族です。その中心となる複素環式部分は一般にフェナントリジンとして知られ、その異性体の一つが蛍光色素アクリジンです。水溶液中の臭化エチジウムの吸収極大は210 nmと285 nmで、これらは紫外線に相当します。この励起の結果、臭化エチジウムは波長605 nmのオレンジ色の光を発します。[ 9 ] [ 10 ]

DNA と結合した後のエチジウムブロマイドの強い蛍光は、フェニル基が強固に安定化したためではないと思われます。なぜなら、フェニル環は挿入された塩基の外側に突出していることが示されているからです。実際、フェニル基は環系への影響が最小限になる位置を探すために単結合の周りを回転しており、環系の平面に対してほぼ垂直であることが分かっています。代わりに、塩基対の間にある疎水性環境が原因であると考えられています。この疎水性環境に移動して溶媒から離れることで、エチジウムカチオンはそれに結合していた水分子を強制的に放出します。水は非常に効率的な蛍光消光剤であるため、これらの水分子が除去されるとエチジウムが蛍光を発することができるようになります。

アプリケーション

核酸のゲル電気泳動を使用して分離されたDNAサンプルは、DNAに結合するとオレンジ色の光を発するエチジウムブロマイドで染色されます。

臭化エチジウムは、分子生物学研究室において核酸の検出に広く用いられています。DNAの場合、通常はPCR、制限酵素消化などにより得られた二本鎖DNAが対象となります。一本鎖RNAも検出可能です。一本鎖RNAは通常、自己折り畳み構造をとるため、色素が挿入できる局所的な塩基対合が起こります。検出には通常、核酸を含むゲルを紫外線ランプの上または下に置きます。紫外線は目や皮膚に有害であるため、臭化エチジウムで染色したゲルは通常、密閉式カメラを用いて間接的に観察し、蛍光画像を写真として記録します。直接観察が必要な場合は、観察者の目と露出した皮膚を保護する必要があります。研究室では、採取時に培養物が有糸分裂停止剤にさらされた際に染色体の凝縮を最小限に抑えるために、その挿入特性が長年利用されてきました。このようにして得られたスライド標本は、より高い解像度を可能にし、顕微鏡分析による染色体の構造的完全性をより確実に判定できるようにします。

エチジウムブロマイドは、アガロースゲル電気泳動によるDNA断片の分離にも用いられる。[ 11 ]ランニングバッファーに添加され、DNA塩基対間にインターカレーションすることで結合する。アガロースゲルに紫外線を照射すると、DNAバンドが可視化される。エチジウムブロマイドのインターカレーションは、DNA分子の電荷、重量、立体配座、柔軟性といった特性を変化させる可能性がある。アガロースゲルを通過するDNA分子の移動度は分子量標準物質を基準として測定されるため、エチジウムブロマイドの影響は分子の大きさを決定する上で重要となる可能性がある。[ 12 ]

エチジウムブロマイドは、増殖細胞におけるミトコンドリアDNAのコピー数を減少させるためにも広く使用されています。 [ 13 ]エチジウムブロマイドのミトコンドリアDNAへの作用は、獣医学において牛のトリパノソーマ症の治療に用いられています。これは、エチジウムブロマイドがキネトプラスチドDNA分子に結合し、その構造をZ-DNA型に変化させるためです。このZ-DNA型は、トリパノソーマにとって致死的なキネトプラスチドDNAの複製を阻害します。[ 14 ]

塩化物塩である塩化ホミジウムも同様の用途がある。[ 3 ] [ 4 ]

エチジウムブロマイドはYPD培地に添加して細胞増殖阻害剤として使用することができる。[ 15 ]

カチオンナノ粒子とDNAの結合親和性は、臭化エチジウムとの競合結合によって評価できる。[ 16 ] [ 17 ]

EtBrは核酸だけでなくタンパク質も染色することができる。[ 18 ]

ジェルの代替品

エチジウムブロマイドの代替品として、危険性が低く、性能が優れていると宣伝されているものがあります。[ 19 ] [ 20 ]例えば、SYBRベースの染料は一部の研究者によっていくつか使用されており、「Novel Juice」のような新しい染料もあります。SYBR染料は、肝臓抽出物を用いたエイムス試験において、EtBrよりも変異原性が低いことが示されています。[ 21 ]しかし、SYBR Green Iは、紫外線（どちらの染料も可視化するために使用される）に曝露された細菌細胞に対して、EtBrよりも変異原性が高いことが実際に判明しました。[ 22 ]これは他の「より安全な」染料にも当てはまる可能性がありますが、変異原性および毒性に関する詳細は入手可能ですが[ 23 ]、査読付きジャーナルには掲載されていません。SYBR SafeのMSDSには、ラットに対するLD 50が5 g/kg以上と記載されており、これはEtBr（1.5 g/kg）よりも高い値です。多くの代替染料はDMSOに懸濁されており、DMSO自体が有機化合物の皮膚吸収の増加など、健康への影響がある。[ 21 ]染色の目的でEtBrの代わりにSYBR染料を使用することでパフォーマンス上の利点があるにもかかわらず、多くの研究者は、大幅に安価であるため、依然としてEtBrを好んでいる。

発がん性の可能性

臭化エチジウムは2つのアデニン-チミン塩基対の間に挿入されている。この挿入はDNAに高い変異原性をもたらすと考えられている。[ 6 ]

実験室におけるエチジウムブロマイドの使用（0.25～1μg/mL）のほとんどはLD50用量を下回っており、急性毒性は考えにくい。エチジウムブロマイドが実験室作業者に及ぼす長期的なリスクを完全に理解するには、ヒトでの試験や哺乳類を用いたより長期的な研究が必要となるが、エチジウムブロマイドが哺乳類細胞および細菌細胞に変異を引き起こす可能性があることは明らかである。[ 24 ]

取り扱いと廃棄

エチジウムブロマイドは低濃度では有害廃棄物として規制されていないが[ 25 ] 、多くの機関では有害廃棄物として扱われている。物質は製造元の安全データシート（SDS）に従って取り扱う必要がある。

実験室で使用されたエチジウムブロマイドの廃棄は、依然として議論の的となっている。[ 26 ] エチジウムブロマイドは化学的に分解することも、回収して焼却することもできる。規定濃度以下のエチジウムブロマイド廃棄物は通常通り廃棄される（例えば、排水溝に流すなど）。廃棄前にエチジウムブロマイドを次亜塩素酸ナトリウム（漂白剤）で処理するのが一般的である。 [ 27 ] LunnとSansoneによると、漂白剤を用いた化学的分解により、エイムズ試験で変異原性を示す化合物が生成される。分解生成物の変異原性に関するデータは不足している。LunnとSansoneは、より効果的な分解方法について述べている。[ 28 ]他には、活性炭またはイオン交換樹脂を用いて溶液からエチジウムブロマイドを除去することが推奨されている。[ 29 ] この用途には様々な市販製品が利用可能である。[ 30 ]

薬剤耐性

エチオピア南西部のギベ川渓谷のトリパノソーマは、1989年7月から1993年2月まで普遍的な耐性を示した。[ 31 ]これは、この地域で試験された標的であるボラン牛から分離されたT.コンゴレンセに対する機能が永久に失われたことを示している可能性が高い。[ 31 ]

参照

参考文献

  1. ^ "GESTIS-Stoffdatenbank" . gestis.dguv.de (ドイツ語) 。2021 年11 月 22 日に取得。
  2. ^ 「臭化ホミジウム」 . PubChem . NCBI、NLM、US NIH . 2020年9月8日閲覧。PubChemのCID 14710
  3. ^ a b Kinabo LD (1993年9月). 「動物トリパノソーマ症に対する既存薬の薬理学」. Acta Tropica . 54 ( 3–4 ) . Elsevier : 169–183 . doi : 10.1016/0001-706x(93)90091-o . PMID 7902656. S2CID 27564786 .  
  4. ^ a b「塩化ホミジウム」 . PubChem . NCBI , NLM , US NIH . 2021年3月14日閲覧。PubChemのCID 11765
  5. ^ Stevenson P, Sones KR, Gicheru MM, Mwangi EK (1995年5月). 「ケニア、ングルマンにおける牛のトリパノソーマ症予防薬としての塩化イソメタミジウムと臭化ホミジウムの比較」. Acta Tropica . 59 (2): 77– 84. doi : 10.1016/0001-706X(94)00080-K . PMID 7676909 . 
  6. ^ a b Lowe, Derek (2016年4月18日). 「エチジウムブロマイドの神話」 . In the Pipeline . 2019年2月28日閲覧。
  7. ^ 「エチジウムブロマイド：交換すべきか | UCSBサステナビリティ」sustainability.ucsb.edu . 2023年2月8日閲覧。
  8. ^ Lecointe, Pierre; Bichet, Nicole; Fraire, Claudine; Paoletti, Claude (1981-03-15). 「エチジウムブロマイドの反応性変異原性種への肝代謝：生化学的および構造的要件」 .生化学薬理学. 30 (6): 601– 609. doi : 10.1016/0006-2952(81)90132-5 . ISSN 0006-2952 . PMID 7271898 .  
  9. ^ Sabnis RW (2010). 『生物染料と着色剤ハンドブック：合成と産業応用』 ホーボーケン、ニュージャージー州: Wiley. ISBN 978-0-470-40753-0。
  10. ^ 「アプリケーションノート：エチジウムブロマイド」（PDF） . 2014年4月6日閲覧。
  11. ^ Borst P (2005年11月). 「エチジウムDNAアガロースゲル電気泳動：その始まり」 . IUBMB Life . 57 (11): 745– 747. doi : 10.1080/15216540500380855 . PMID 16511967 . 
  12. ^ Sigmon J, Larcom LL (1996年10月) . 「アガロースゲル電気泳動におけるDNA断片の移動度に対するエチジウムブロマイドの影響」.電気泳動. 17 (10): 1524– 1527. doi : 10.1002/elps.1150171003 . PMID 8957173. S2CID 10593378 .  
  13. ^ Diaz F, Bayona-Bafaluy MP, Rana M, Mora M, Hao H, Moraes CT (2002年11月). 「大規模な欠失を有するヒトミトコンドリアDNAは、緩やかなコピー数制御下では全長ゲノムよりも速く細胞小器官を再増殖させる」 . Nucleic Acids Research . 30 (21): 4626– 4633. doi : 10.1093/nar/ gkf602 . PMC 135822. PMID 12409452 .  
  14. ^ Roy Chowdhury A, Bakshi R, Wang J, Yildirir G, Liu B, Pappas-Brown V, et al. (2010年12月). 「エチジウムブロマイドによるアフリカトリパノソーマの殺菌」 . PLOS Pathogens . 6 (12) e1001226. doi : 10.1371/journal.ppat.1001226 . PMC 3002999. PMID 21187912 .  
  15. ^ Caesar R, Warringer J, Blomberg A (2006年2月). 「N末端アセチルトランスフェラーゼNatBの生理学的重要性と新規標的の同定」 .真核生物細胞. 5 (2): 368– 378. doi : 10.1128 / EC.5.2.368-378.2006 . PMC 1405896. PMID 16467477 .  
  16. ^ Liang H, Peng B, Dong C, Liu L, Mao J, Wei S, 他 (2018年10月). 「細胞遊離DNA誘導性炎症の阻害剤としてのカチオン性ナノ粒子」 . Nature Communications . 9 (1) 4291. Bibcode : 2018NatCo...9.4291L . doi : 10.1038/ s41467-018-06603-5 . PMC 6191420. PMID 30327464 .  
  17. ^ Olmsted J, Kearns DR (1977年8月). 「核酸への結合によるエチジウムブロマイドの蛍光増強のメカニズム」.生化学. 16 (16): 3647– 3654. doi : 10.1021/bi00635a022 . PMID 889813 . 
  18. ^ Dvortsov, IA; Lunina, NA; Chekanovskaya, LA; Shedova, EN; Gening, LV; Velikodvorskaya, GA (2006-06-15). 「エチジウムブロマイドは核酸染色だけでなく、ポリアクリルアミドゲルをトリクロロ酢酸溶液に浸漬した後のタンパク質染色にも有効である」. Analytical Biochemistry . 353 (2): 293– 295. doi : 10.1016/j.ab.2006.03.001 . ISSN 0003-2697 . PMID 16597429 .  
  19. ^ Huang Q, Fu WL (2005). 「分取アガロースゲル電気泳動における異なる蛍光色素のDNA染色効率の比較分析」.臨床化学および臨床検査医学. 43 (8): 841– 842. doi : 10.1515/CCLM.2005.141 . PMID 16201894. S2CID 27423672 .  
  20. ^ Madden D. 「DNAのためのより安全な染色法」2009年12月8日閲覧。
  21. ^ a b Singer VL, Lawlor TE, Yue S (1999年2月). 「サルモネラ／哺乳類ミクロソーム復帰突然変異試験（エイムス試験）におけるSYBR Green I核酸ゲル染色法とエチジウムブロマイド法の変異原性の比較」. Mutation Research . 439 (1): 37– 47. Bibcode : 1999MRGTE.439...37S . doi : 10.1016/s1383-5718(98)00172-7 . PMID 10029672 . 
  22. ^ Ohta T, Tokishita S, Aomori H. (2001年5月). 「エチジウムブロマイドとSYBR Green Iは大腸菌における紫外線照射および化学変異原の遺伝毒性を高める」. Mutation Research . 492 ( 1– 2): 91– 97. Bibcode : 2001MRGTE.492...91O . doi : 10.1016/S1383-5718(01)00155-3 . PMID 11377248 . 
  23. ^ 「Novel Juice 試験レポート」(PDF)。ニューマーケット・サイエンティフィック。
  24. ^米国国家毒性プログラム (2005年8月15日). 「エチジウムブロマイド：発がん性の可能性に関する証拠」概要(PDF) . 2009年9月30日閲覧。
  25. ^ 「エチジウムブロマイド概要」（PDF） . 米国国立毒性学プログラム. 2005年8月15日. 2009年9月30日閲覧。
  26. ^ Hengen PN (1994年6月). 「エチジウムブロマイドの廃棄」. Trends in Biochemical Sciences . 19 (6): 257– 258. doi : 10.1016/0968-0004(94)90152-X . PMID 8073504 . 
  27. ^ Armour MA (2003).有害実験室化学物質廃棄ガイド（第3版）. CRC. pp.  222– 223. ISBN 1-56670-567-3。
  28. ^ Lunn G, Sansone EB (1987年5月). 「エチジウムブロマイド：溶液の破壊と除染」 .分析生化学. 162 (2): 453– 458. doi : 10.1016/0003-2697(87)90419-2 . PMID 3605608 . 
  29. ^ Quillardet, P.; Hofnung, M. (1988年4月). 「エチジウムブロマイドと安全性 ― 読者が代替案を提案」. Trends in Genetics . 4 (4): 89– 90. doi : 10.1016/0168-9525(88)90092-3 . PMID 3238760 . 
  30. ^ 「エチジウムブロマイドの廃棄」 。 2015年4月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。2006年10月3日閲覧。
  31. ^ a bムルゲタ W、ウィルクス J、ムラトゥ W、マジワ PA、マサケ R、ペレグリン AS (1997 年 4 月)。 「エチオピア、ギーベの牛におけるジミナゼン、イソメタミジウム、ホミジウムに耐性のあるトリパノソーマ・コンゴレンセの長期発生」。アクタ・トロピカ。64（3-4）。エルゼビア: 205–217 .土井: 10.1016/s0001-706x(96)00645-6。PMID 9107367。S2CID 23878484。  
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