회흐스트(Hoechst) 염색은 DNA를 염색할 때 쓰는 푸른색 계열의 염색입니다. 독일의 화학기업 ‘회흐스트 AG’ 사에서 개발한 화학물질입니다. 회흐스트 사는 개발한 모든 화합물에 번호를 매겼는데, 염색약으로 쓰이는 것은 33342번째 화합물로, Hoechst 33342라고 합니다.

Hoechst 33342 외에도 염색약으로  Hoechst 33258, Hoechst 34580 등이 염색약으로 쓰입니다. 그 중에서도 가장 널리 쓰이는 것이 Hoechst 33258과 Hoechst 33342가 많이 쓰이는데, 둘은 비슷한 들뜸 스펙트럼(excitation spectra)과 방출 스펙트럼(emission spectra)을 가지고 있습니다.

Hoechst는 발음을 한글로 표기하기 어려워서 ‘회흐스트’ 이외에도 여러가지로 표기된 사례가 있습니다.
주로 ‘회흐스트’, ‘훽스트’, ‘획스트’, ‘훼이스트’, ‘훼히스트’ 등으로 표기되기도 합니다.

회흐스트

Hoechst 33258, Hoechst 33342 모두 350nm 근처의 파장을 갖는 자외선에 의해 들뜬 상태가 됩니다. 그리고 두 물질 모두 푸른 형광색을 방출하는데, 빛의 세기는 461nm 근처에서 가장 셉니다. 결합하지 않은 경우, 510~540nm 정도의 빛을 방출합니다.
회흐스트 염색의 경우 제논(xenon) 램프나 수은 아크 램프(mercury-arc lamp), 혹은 자외선을 쏘여주면 들뜬 상태로 만들 수 있습니다. 회흐스트 염색약은 들뜸 스펙트럼과 방출 스펙트럼 사이의 스토크스 이동(Stokes shift)이 상당하기 때문에 여러 형광 염색을 하는 실험에서 유용하게 쓰입니다. 또한, 회흐스트 염색약은 용매의 pH가 증가할수록 형광 빛의 세기가 강해집니다.

회흐스트 염색약은 수용성이며, 디메틸포름아마이드(dimethylformamide)나 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide)같은 유기 용매에도 녹습니다. 10mg/mL 까지 녹일 수 있고, 수용액은 빛이 비치지 않고, 온도가 2-6°C로 유지되는 환경에서 적어도 6개월동안은 안정한 상태를 유지할 수 있습니다. 더 오랜 기간 용액을 저장하기 위해서는 -20 °C 이하의 온도에서 얼려서 보관합니다.

회흐스트 염색약은 DNA 이중나선의 부홈(minor groove)에 결합하는데, 아데닌(adenine;A)과 티민(thymine;T)이 많은 곳에 잘 붙습니다. 다시 말해서, 회흐스트 염색약은 모든 핵산에 결합할 수 있지만, 특히 아데닌과 티민이 많은 DNA에서 형광빛이 강하게 나타납니다.
회흐스트 염색약은 세포를 통과할 수 있고(cell-permeable), 살아있거나 고정된(fixed) 세포의 DNA에 결합할 수 있습니다. 염색약을 처리해도 세포가 살 수 있기때문에 초생체염색(supravital)이 가능합니다. 초생체염색이란 체외로 나온 세포를 살아있는 그대로 염색하는 기법입니다. 어떤 종류의 ABC 수송체(ATP-binding cassette transporter) 단백질을 가진 세포들은 이 염색약을 세포질 밖으로 능동수송할 수 있습니다.

세균이나 진핵세포의 DNA를 염색하는 데에 주로 0.1~12μg/mL 농도의 회흐스트 염색약을 사용합니다. 세포들은 37 °C 에서 약 30 분간 염색되며, 염색 후에는 결합하지 않은 염색약들을 씻어내는 과정을 거칩니다. 제대로 씻어내지 않았다면, 결합하지 않은 회흐스트 염색약이 초록색 형광빛을 낼 수 있습니다. 회흐스트 염색약은 DAPI 라는 또다른 핵산 염색약을 대체하는 용도로 자주 쓰입니다.

회흐스트 염색약은 DAPI 보다 독성이 약해서 염색될 세포의 생존을 보장할 수 있고, 회흐스트 염색약의 에틸 기(ethyl group)가 세포 투과성을 높여준다는 점에서 DAPI 와 다르다고 할 수 있습니다.

Hoechst 33342와 33258의 활동은 브로모디옥시우리딘(Bromodeoxyuridine;BrdU)으로 제한할 수 있습니다. 브로모디옥시우리딘(BrdU)은 디옥시우리딘(deoxyuridine)에 브로민(Br)이 붙어있는 것으로, 새로 합성되는 DNA에 티미딘(thymidine) 대신 포함됩니다. BrdU가 DNA에 포함되면, BrdU의 브로민이 DNA의 부홈을 변형시키게 되고, 회흐스트 염색약의 이상적인 결합 부위를 변형시킵니다. BrdU로 티미딘이 대체된 DNA에 회흐스트 염색약이 강하게 결합하기는 하지만, 형광색을 방출하지 않습니다.
브로모디옥시우리딘은 세포 분열을 관찰할 때 자주 쓰이는 물질로, 회흐스트 염색약과 같이 사용하면 세포 주기(cell cycle)의 과정을 관찰할 수 있습니다.

회흐스트 염색은 다른 종류의 형광 물질과 함께 형광현미경(fluorescence microscopy)으로 세포의 DNA를 관찰하거나, 세포들이 세포 주기의 어느 상태에 많이 분포해 있는가를 알아보는 식으로 유동 세포분석법(flow cytometry)에 쓰일 수 있습니다. 게다가 RNA가 있는 아가로스 젤(agarose gel)에서 DNA를 찾아낼 때나 염색체를 분류하는 데에 쓸 수 있습니다.
그리고, 조혈모세포(hematopoietic stem cell)나 배아 줄기세포(embryonic stem cell)는 염색약을 효과적으로 방출할 수 있기 때문에 유동 세포분석법을 이용해서 찾아낼 수 있습니다. 이 경우 염색되지 않은 세포(side populatoin)가 조혈모세포나 배아 줄기세포가 됩니다.

회흐스트 염색약도 세포의 DNA에 간섭하는 만큼 약간의 독성이 있다고 합니다. 일단 회흐스트 염색약은 DNA에 직접 결합하기 때문에 세포분열 도중에 DNA 복제 과정에 간섭하게 됩니다. 결과적으로 돌연변이를 일으키거나(mutagenic) 암을 일으킬(carcinogenic) 가능성을 잠재하고 있다고 볼 수 있습니다. 그렇기 때문에 회흐스트 염색약을 다루는 데에 주의를 기울일 필요가 있지요. 그렇다고는 하지만 이 염색약의 안정성은 아직 논의되고 있는 부분입니다. ==★

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