بروميد الإيثيديوم

بروميد الإيثيديوم (أو بروميد الهوميديوم ، ^{[ 2 ]} كلوريد الهوميديوم ) ^{[ 3 ] [ 4 ]} هو عامل مُقحم يُستخدم عادةً كعلامة فلورية ( صبغة للأحماض النووية ) في مختبرات البيولوجيا الجزيئية لتقنيات مثل الفصل الكهربائي على هلام الأغاروز . يُختصر عادةً إلى EtBr ، وهو اختصار أيضًا لبروموإيثان . ولتجنب الالتباس، تستخدم بعض المختبرات الاختصار EthBr لهذا الملح. عند تعريضه للأشعة فوق البنفسجية ، يتألق بلون برتقالي، وتزداد شدة التألق حوالي 20 ضعفًا بعد ارتباطه بالحمض النووي . تحت اسم الهوميديوم ، شاع استخدامه منذ خمسينيات القرن الماضي في الطب البيطري لعلاج داء المثقبيات في الماشية. ^{[ 5 ]} إن ارتفاع معدل مقاومة المضادات الحيوية يجعل هذا العلاج غير عملي في بعض المناطق، حيث يُستخدم بدلاً منه كلوريد الإيزوميتاميديوم ذو الصلة. وعلى الرغم من سمعته كمادة مطفرة، فقد أظهرت الاختبارات أن له قدرة منخفضة على إحداث الطفرات دون تنشيط أيضي. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

كما هو الحال مع معظم المركبات الفلورية ، فإن بروميد الإيثيديوم مركب عطري . يُعرف الجزء الحلقي غير المتجانس الأساسي فيه باسم الفينانثريدين ، وأحد متصاوغاته هو صبغة الأكريدين الفلورية . تقع أقصى امتصاصية لبروميد الإيثيديوم في المحلول المائي عند 210 نانومتر و285 نانومتر، والتي تتوافق مع الأشعة فوق البنفسجية . ونتيجةً لهذا الإثارة ، يُصدر بروميد الإيثيديوم ضوءًا برتقاليًا بطول موجي 605 نانومتر. ^{[ 9 ] [ 10 ]}   

لا يُعزى التألق الشديد لبروميد الإيثيديوم بعد ارتباطه بالحمض النووي على الأرجح إلى تثبيت حلقة الفينيل ، إذ ثبت أن هذه الحلقة تبرز خارج القواعد المتداخلة. في الواقع، وُجد أن حلقة الفينيل تكاد تكون عمودية على مستوى نظام الحلقة، حيث تدور حول رابطتها الأحادية لتجد موضعًا يقلل من احتكاكها بنظام الحلقة. يُعتقد أن البيئة الكارهة للماء بين أزواج القواعد هي المسؤولة عن ذلك . بانتقال كاتيون الإيثيديوم إلى هذه البيئة الكارهة للماء وابتعاده عن المذيب، يُجبر على التخلص من جزيئات الماء المرتبطة به. ولأن الماء مُثبِّط فعال للتألق ، فإن إزالة هذه الجزيئات تسمح للإيثيديوم بالتألق.

يُستخدم بروميد الإيثيديوم بشكل شائع للكشف عن الأحماض النووية في مختبرات البيولوجيا الجزيئية. في حالة الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA )، يكون هذا عادةً حمضًا نوويًا مزدوج السلسلة ناتجًا عن تفاعلات البلمرة المتسلسلة (PCR) أو عمليات الهضم بالإنزيمات القاطعة ، وما إلى ذلك. كما يمكن الكشف عن الحمض النووي الريبوزي أحادي السلسلة ( RNA) ، لأنه عادةً ما يلتف على نفسه، مما يوفر اقترانًا موضعيًا للقواعد لتتداخل معه الصبغة. يتضمن الكشف عادةً وضع هلام يحتوي على الأحماض النووية على مصباح فوق بنفسجي أو تحته. ولأن الأشعة فوق البنفسجية ضارة بالعينين والجلد، تُشاهد الهلامات المصبوغة ببروميد الإيثيديوم عادةً بشكل غير مباشر باستخدام كاميرا مغلقة، مع تسجيل الصور الفلورية كصور فوتوغرافية. عند الحاجة إلى المشاهدة المباشرة، يجب حماية عيني المشاهد والجلد المكشوف. في المختبر، تُستخدم خصائص التداخل منذ فترة طويلة لتقليل تكثف الكروموسومات عند تعريض مزرعة لعوامل إيقاف الانقسام أثناء الحصاد. تسمح تحضيرات الشرائح الناتجة بدرجة أعلى من الدقة، وبالتالي ثقة أكبر في تحديد السلامة الهيكلية للكروموسومات عند التحليل المجهري.

يُستخدم بروميد الإيثيديوم أيضًا في فصل شظايا الحمض النووي (DNA) بواسطة الرحلان الكهربائي على هلام الأغاروز . ^{[ 11 ]} يُضاف إلى محلول التشغيل ويرتبط بالحمض النووي عن طريق التداخل بين أزواج قواعده. عند إضاءة هلام الأغاروز بالأشعة فوق البنفسجية، تظهر حزم الحمض النووي. يُمكن أن يُغير تداخل بروميد الإيثيديوم خصائص جزيء الحمض النووي، مثل الشحنة والوزن والشكل والمرونة. بما أن حركة جزيئات الحمض النووي عبر هلام الأغاروز تُقاس نسبةً إلى معيار الوزن الجزيئي، فإن تأثيرات بروميد الإيثيديوم قد تكون حاسمة في تحديد أحجام الجزيئات. ^{[ 12 ]}

استُخدم بروميد الإيثيديوم على نطاق واسع لتقليل عدد نسخ الحمض النووي للميتوكوندريا في الخلايا المتكاثرة. ^{[ 13 ]} يُستفاد من تأثير بروميد الإيثيديوم على الحمض النووي للميتوكوندريا في الطب البيطري لعلاج داء المثقبيات في الماشية، حيث يرتبط بروميد الإيثيديوم بجزيئات الحمض النووي للكينيتوبلاستيدات ويُغير بنيتها إلى شكل الحمض النووي Z. يُثبط هذا الشكل تضاعف الحمض النووي للكينيتوبلاستيدات، وهو ما يُعد قاتلاً للمثقبيات. ^{[ 14 ]}

يُستخدم ملح كلوريد الهوميديوم في نفس التطبيقات. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

يمكن إضافة بروميد الإيثيديوم إلى وسط YPD واستخدامه كمثبط لنمو الخلايا. ^{[ 15 ]}

يمكن تقييم قوة ارتباط الجسيمات النانوية الكاتيونية بالحمض النووي من خلال الارتباط التنافسي مع بروميد الإيثيديوم. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

يمكن لصبغة بروميد الإيثيديوم أن تصبغ البروتينات وكذلك الأحماض النووية. ^{[ 18 ]}

معظم استخدامات بروميد الإيثيديوم في المختبر (0.25-1  ميكروغرام/مل) أقل من الجرعة المميتة الوسطية (LD50)، مما يجعل السمية الحادة غير مرجحة. يتطلب فهم المخاطر طويلة الأمد التي يشكلها بروميد الإيثيديوم على العاملين في المختبرات إجراء اختبارات على البشر ودراسات أطول على أنظمة الثدييات، ولكن من الواضح أن بروميد الإيثيديوم يمكن أن يسبب طفرات في خلايا الثدييات والبكتيريا. ^{[ 24 ]}

لا يُصنَّف بروميد الإيثيديوم ضمن النفايات الخطرة عند تركيزاته المنخفضة، ^{[ 25 ]} ولكنه يُعامل كنفايات خطرة من قِبَل العديد من المنظمات. يجب التعامل مع هذه المادة وفقًا لبيانات السلامة الخاصة بالشركة المصنعة .

لا يزال التخلص من بروميد الإيثيديوم المستخدم في المختبرات موضوعًا مثيرًا للجدل. ^{[ 26 ]} يمكن تحليل بروميد الإيثيديوم كيميائيًا، أو جمعه وحرقه. من الشائع التخلص من نفايات بروميد الإيثيديوم التي تقل تركيزاتها عن الحد المسموح به بالطريقة المعتادة (مثل سكبها في البالوعة). ومن الممارسات الشائعة معالجة بروميد الإيثيديوم بهيبوكلوريت الصوديوم (المبيض) قبل التخلص منه. ^{[ 27 ]} ووفقًا للون وسانسون، ينتج عن التحليل الكيميائي باستخدام المبيض مركبات مطفرة وفقًا لاختبار أميس . ولا تتوفر بيانات كافية حول التأثيرات المطفرة لمنتجات التحليل. ويصف لون وسانسون طرقًا أكثر فعالية للتحليل. ^{[ 28 ]} وفي سياق آخر، يُوصى بإزالة بروميد الإيثيديوم من المحاليل باستخدام الفحم المنشط أو راتنج التبادل الأيوني . ^{[ 29 ]} وتتوفر منتجات تجارية متنوعة لهذا الغرض. ^{[ 30 ]}

أظهرت التريبانوسومات في وادي نهر جيب في جنوب غرب إثيوبيا مقاومة شاملة بين يوليو 1989 وفبراير 1993. ^{[ 31 ]} يشير هذا على الأرجح إلى فقدان دائم للوظيفة في هذه المنطقة ضد الهدف المختبر، وهو التريبانوسوم الكونغولي المعزول من أبقار بوران . ^{[ 31 ]}

• الفينانثريدين
• الفصل الكهربائي على هلام الأغاروز والفصل الكهربائي على هلام الأحماض النووية
• GelRed (المشتق بدوره من EthBr) و GelGreen ، يتم تسويقهما على أنهما صبغات DNA أكثر أمانًا وكثافة
• يوديد البروبيديوم وأحادي أزيد البروبيديوم ، وهما صبغتان متشابهتان

• الوسائط المتعلقة ببروميد الإيثيديوم على ويكيميديا ​​كومنز