אתידיום ברומיד

אתידיום ברומיד (באנגלית: Ethidium bromide; בקיצור: EtBr) הוא תרכובת אורגנית המשמשת לצביעת חומצות גרעין בביולוגיה מולקולרית, בעיקר באלקטרופורזה בג'ל אגרוז.

אתידיום ברומיד זורח בצבע אדום-כתום בחשיפה לקרינת UV. קשירה לחומצות גרעין מגבירה את הזריחה הפלואורסצנטית הבסיסית שלו כמעט פי 20. יכולתו של אתידיום ברומיד להיקשר ל-DNA הופכת אותו למוטגן חזק מאוד, והוא נחשב למסרטן ולגורם מומים עובריים.

מבנה, כימיה, זריחה
כמו רוב התרכובות הזורחות, הוא ארומאטי. החלק הראשי של המולקולה הוא מבנה של טבעת משולשת עם קבוצות אנילין (אמינובנזן) מכל צד של פירידין (טבעת ארומטית שש-אטומית המכילה חנקן). מבנה הדי-בנזו-פירידין ידוע גם כפנאן-טרידין (Phenanthridine).

הסיבה לזריחה החזקה של אתידיום ברומיד לאחר קשירה ל-DNA היא ככל הנראה לא עקב היציבות המוגברת של קבוצת הפניל הפונקציונלית, כיוון שטבעת הפניל נראית כמקרינה החוצה את הבסיסים שהוספו. למעשה, קבוצת הפניל היא כמעט אנכית למישור של מערכת הטבעת, כיוון שהיא מסתובבת סביב הקשר היחיד למציאת מיקום שבו היא תהיה סמוכה לטבעת באופן המינימלי. במקום זאת, הסביבה ההידרופובית הנמצאת בין זוגות הבסיסים נראית כאחראית לכך. על ידי תנועה לתוך הסביבה ההידרופובית הזו והרחק מהחומר הממס, האתידיום ברומיד חייב להסיר את כל מולקולות המים שהיו קשורות אליו. כיוון שמים הם מקטיני זריחה יעילים מאוד, ההסרה של מולקולות מים אלו מאפשרת לאתידיום לזרוח.

שימושים באתידיום ברומיד

השימוש המעבדתי הנפוץ ביותר באתידיום ברומיד הוא באיתור חומצות גרעין, בדרך כלל DNA דו-גדילי מ-PCR, מקטעי הגבלה וכדומה. RNA חד-גדילי יכול גם הוא להיצבע, כיוון שהוא בדרך כלל מתקפל לתוך עצמו ובכך מספק זוגות בסיסים שביניהם נקלט האתידיום. חומצות הגרעין מופרדות בדרך כלל על ידי אלקטרופורזה בג'ל, ולאחר הצביעה באתידיום ברומיד ניתן לראותן כשהג'ל מונח על או מתחת למנורת UV.

במעבדה הציטוגנטית משמש אתידיום ברומיד להקטנת הדחיסה של כרומוזומים. האתידיום נקשר ל-DNA ומפריע בתהליך אריזת הכרומוזומים לקראת מיטוזה, וכך מתקבלות דגימות בעלות הפרדה טובה יותר, וכתוצאה מכך, ביטחון רב יותר בשלמות המבנית של הכרומוזומים באנליזה מיקרוסקופית.

חלופות
ישנן חלופות לאתידיום ברומיד במעבדה. ישנו שימוש במספר צבעי SYBR כאלטרנטיבה בטוחה יותר. צבעי SYBR נמצאו כפחות קרצינוגניים מאשר EtBr ונותנים צביעה נקייה, מוגברת וחזקה יותר. אולם, הם מושרים בדי-מתיל-סולפו-אוקסיד (DMSO) שיכול לעבור מהר מאוד דרך העור. אולם, חוקרים רבים עדיין מעדיפים אתידיום ברומיד לגילויים מורכבים.

סכנות בריאותיות
אתידיום ברומיד גורם לגירוי בעיניים, בעור, בקרומים הריריים ובדרכי הנשימה העליונות. השפעותיו הרעילות מתבטאות לאחר בליעה, שאיפה או ספיגה דרך העור. עם זאת, החדירה דרך העור מצומצמת בגלל המטען החשמלי החיובי והמבנה הרחב של המולקולה.

מכיוון שאתידיום ברומיד נקשר לסליל הכפול של ה-DNA, הוא מהווה הפרעה בתהליכי שכפול DNA ושעתוקו, ובכך משבש את תפקודו התקין של התא וגורם ליצירת מוטציות. כאמור, זהו מוטגן חזק מאוד, אך ההשפעות הבריאותיות של חשיפה לאתידיום ברומיד לא נחקרו לעומק. סביר להניח ש-EtBr הוא קרצינוגני וטרטוגני בשל המוטגניות שלו, אף שאין ראיות ישירות לכך.

בנוסף, הפלואורסצנציה של האתידיום דורשת הארת דגימות במנורת UV. כיוון שקרינת UV גורמת נזק לעיניים ולעור, משתמשים במסך מגן בין הצופה למקור ה-UV או במצלמה.

טיפול בטוח
הכנה של תמיסות אחסון או כל כלי אחר המכיל אבקה או תרסיס של אתידיום ברומיד חייבת להיעשות עם מסיכת אף ופה, על מנת למנוע שאיפה. יש לעטות כפפות בכל מקרה. כפפות לטקס מאפשרות הגנה מועטה מפני אתידיום ברומיד – כפפות המיוצרות מגומי נייטרלי יעילות בהרבה. כשעובדים עם ריכוזים גבוהים (מאגרים או אבקה) או למשך תקופה ארוכה, שתי כפפות על כל יד יכולות להקטין עוד יותר את סכנת החשיפה, במיוחד כאשר הכפפה החיצונית מזדהמת במידה ניכרת.

השלכה לאשפה

שאריות של אתידיום ברומיד בג'לים אלקטרופורטיים לא מהוות סיכון. ריכוזים גבוהים בג'לים (כשהג'ל הוא ורוד או אדום) צריכים להישרף עם פסולת רפואית. דבר זה תקף גם לגבי כפפות, מבחנות ניסוי, מגבות נייר וכדומה, שמזוהמים גם כן בכמות רבה של אתידיום ברומיד. תמיסות המכילות אתידיום ברומיד צריכות לעבור דאקטיבציה, ניטרול ושפיכה לתעלת ניקוז עם כמויות מים גדולות.

הדאקטיבציה יכולה להיות מאושרת על ידי שימוש בקרינת UV לגילוי זריחה. ישנן ארבע שיטות לדאקטיבציה של אתידיום ברומיד: שיטת ארמור, שיטת לאן וסנסונה, שיטת קווילארדט והופנונג וסינון בפחם.

קישורים חיצוניים 

דף מידע על אתידיום ברומיד, המוסד לבטיחות ולגיהות

הערות שוליים 

תרכובות אורגנו-חנקתיות
ביולוגיה: שיטות ומכשור
ברום: תרכובות