臭化エチジウム：構造、特性、用途、毒性 - 化学 - 2025

エチジウムブロマイドは、その化学構造、機能を有する蛍光性芳香族化合物であることがDNA鎖の間に挿入されました。また、高度に折り畳まれたRNA分子にも結合します。これにより、この塩と窒素含有塩基の間の相互作用が可能になります。

臭化エチジウムは、210 nm〜285 nmの波長範囲の紫外光を吸収し、605 nmのオレンジ色の蛍光を発します。DNAと相互作用すると、その蛍光強度は最大20倍に増加します。

臭化エチジウムを用いたDNA染色、アガロースゲルのUV照射下での蛍光。出典：アナーバーの自然資源学校

その蛍光特性により、臭化エチジウムはアガロース電気泳動によって分離されたDNAフラグメントを視覚化するために使用されます（上の画像）。Aaij and Borst（1972）およびSharp（1973）が独自に導入した手法。

臭化エチジウムは、DNA鎖の間に挿入されると、その複製と転写プロセスを妨げる可能性があります。したがって、突然変異の生成の原因となります。ただし、この仮定をサポートする決定的な証拠はありません。

化学構造

臭化エチジウムの分子構造。出典：Calvero。

上の画像には、構造式で表される臭化エチジウムの分子構造があります。

3つの環（フェナントリジン）と正に帯電した窒素原子によって形成されるシステムのすべての原子がsp ²ハイブリダイゼーションを持つため、分子はほぼ完全にフラットです。しかし、それはその置換基と同じではありません。

右端のフェニル基、アミノ基、および帯電した窒素に結合したエチル基は、UV波長を吸収するシステムに関与しており、エチジウムブロマイドの蛍光を特徴づけます。

一方、それらの分子間相互作用は主に静電引力に支配されていることに注意してください。程度は低いですが、これらはロンドンのリングの分散力によって結ばれています。

プロパティ

名前

臭化エチジウム。

IUPAC名：3,8-ジアミノ-5-エチル-6-フェニルフェナントリジニウムブロミド。

同義語：homide bromideおよびDromilac。

分子式

C ₂₁ H ₂₀ N ₃ Br

外見

暗赤色の結晶または茶色の粉末として発生します。

味

苦い。

におい

無臭。

融点

260-262°C（分解）。

発火点

> 100ºC

溶解度

水中25℃、エタノール中2 mg / mLで40 g /L。

密度

0.34 g / cm ³

蒸気圧

25°Cで1.2・10 ^-12 mmHg（推定）。

オクタノール/水分配係数

ログコウ=-0.38

分解

臭化エチジウムは、加熱して分解すると、臭化水素と窒素酸化物の非常に有毒な煙を放出します。

安定

安定しており、強力な酸化剤と相性が悪い。

屈折率

1.67（推定）。

pH

水中2％溶液で4-7。

用途

ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）

ポリメラーゼ連鎖反応であるPCRは、DNAフラグメントから指数関数的に多くのコピーを取得することを可能にします。この技法は、テンプレートとして機能するフラグメントからDNA鎖を複製するDNAポリメラーゼ酵素の特性に基づいています。

これは、遺伝性疾患に関連する変異の検出を含む、無限の用途を持つ技術です。父子鑑定; 犯罪等を行った者の特定

臭化エチジウムは、PCR技術で使用できる酵素分解の産物であるDNAフラグメントの識別に役立ちます。

DNAのアガロースおよびアクリルアミドゲル電気泳動

臭化エチジウムは、電気泳動を行う前にゲルに組み込まれます。化合物はDNAバンドの間に挟まれており、紫外光に曝されると蛍光を発し、電気泳動で分離されたDNAフラグメントを明らかにします。

電気泳動の蛍光パターンは、DNAフラグメントの起点に関する方向として機能します。臭化エチジウムのDNAへの結合は、DNA分子のコンフォメーション、電荷、重量、および柔軟性を変化させ、高分子の移動度を低下させます。

この効果は、DNA断片のサイズが大きくなるにつれて大きくなります。

トリパノソーマに対する臭化エチジウムの作用

臭化エチジウムは、1950年代にHomidioという名前で牛のトリパノソーマ症の治療に使用され始めました。そこから、臭化エチジウムの同義語として臭化臭化物という名前が付けられました。

臭化エチジウムの治療上の使用は、ミトコンドリアに対する毒性に基づいています。これは、ミトコンドリアDNAのコピー数の減少によって明らかになります。

臭化エチジウムは、トリパノソーマキネトプラストのDNA分子に結合し、その構造をDNAzに変更します。複製が阻害されているため、この形式のDNAは致命的です。

多発性硬化症の動物モデルでの使用

臭化エチジウムを大槽に直接注入すると、ラットの脳幹に再現可能な急性ミエリン喪失病変が生じた。猫への同じ脊髄注射は、ラットで見られるものに匹敵する病変を作り出しました。

多発性硬化症は、免疫系がニューロンを覆う物質であるミエリンを破壊する神経系の自己免疫疾患です。

毒性

博覧会

臭化エチジウムは、吸入により気道の急性刺激を引き起こすため、有毒化合物と見なされています。また、皮膚との接触により、臭化エチジウムは炎症および/または変色を引き起こす可能性があります。

一方、目では、急性暴露は刺激、発赤、目の痛みを引き起こします。したがって、臭化エチジウムで使用される材料は、製品安全データシート（MSDS）で取り扱うことをお勧めします。

変異原性

臭化エチジウムは、DNAに挿入されるとその複製と転写に影響を及ぼし、突然変異を引き起こす可能性があるため、変異原性の高い化合物と見なされます。さらに、発がん性の可能性が指摘されています。

AMESテストは、肝臓ホモジネートがテストで使用された場合、バクテリアの臭化エチジウムによる変異の誘導のみを検出しました。

これは、それが細菌の変異の出現に直接の原因ではないが、これらは臭化エチジウムと肝臓ホモジネートの相互作用で生成されたいくつかの代謝産物の作用の結果である可能性があると私たちを考えさせました。

一方、自然毒性プログラムは、臭化エチジウムはラットおよびマウスに変異原性がないことを確立しました。それにもかかわらず、研究でそれを使用する研究所では、その使用は減少しています。

しかしながら、調査で使用された臭化エチジウムの濃度は、変異の出現なしで、トリパノソーマ症の治療において牛に与えられた用量の濃度の1000分の1です。

参考文献

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