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雙熒光素酶報(bào)告系統(tǒng)【知識(shí)講解】

2025-02-28 15:40:51

來源/作者:普拉特澤-生物醫(yī)學(xué)整體課題外包平臺(tái)

    雙熒光素酶報(bào)告系統(tǒng)(Dual-Luciferase Reporter Assay System)是一種在生物學(xué)研究中廣泛應(yīng)用的技術(shù),也是近些年生物學(xué)研究的熱門研究工具之一。普拉特澤生物實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)承接雙熒光素酶實(shí)驗(yàn)上百例;可外包更多分子檢測(cè)實(shí)驗(yàn)讓我們從系統(tǒng)原理、組成、主要應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)流程、優(yōu)勢(shì)及局限性等方面進(jìn)行介紹一下吧~
基本原理
熒光素酶反應(yīng):熒光素酶是一類能夠催化熒光素發(fā)生氧化反應(yīng)并發(fā)出熒光的酶。在雙熒光素酶報(bào)告系統(tǒng)中,常用的是螢火蟲熒光素酶(Firefly Luciferase)和海腎熒光素酶(Renilla Luciferase)。螢火蟲熒光素酶可以催化熒光素在 ATP、鎂離子等存在的條件下與氧氣發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生黃綠色熒光;海腎熒光素酶則催化腔腸素與氧氣反應(yīng),產(chǎn)生藍(lán)色熒光。

報(bào)告基因的應(yīng)用:將感興趣的基因的調(diào)控元件(如啟動(dòng)子、增強(qiáng)子等)與熒光素酶基因構(gòu)建成報(bào)告基因載體。當(dāng)這些調(diào)控元件受到細(xì)胞內(nèi)各種因素的影響時(shí),會(huì)調(diào)控?zé)晒馑孛富虻谋磉_(dá),進(jìn)而通過檢測(cè)熒光素酶的活性來反映調(diào)控元件的活性以及相關(guān)基因的表達(dá)情況。在雙熒光素酶報(bào)告系統(tǒng)中,通常會(huì)同時(shí)使用兩種熒光素酶,一種作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告基因,另一種作為內(nèi)參報(bào)告基因,用于校正實(shí)驗(yàn)誤差。

系統(tǒng)組成

檢測(cè)試劑


螢火蟲熒光素酶檢測(cè)試劑:一般包含熒光素、ATP、鎂離子等底物和輔助因子,能夠與螢火蟲熒光素酶發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生可檢測(cè)的熒光信號(hào)。
海腎熒光素酶檢測(cè)試劑:含有腔腸素等底物,用于檢測(cè)海腎熒光素酶的活性,產(chǎn)生特定波長(zhǎng)的熒光信號(hào)。
檢測(cè)儀器:常用的是多功能酶標(biāo)儀,能夠檢測(cè)熒光信號(hào)的強(qiáng)度,從而定量分析熒光素酶的活性。


報(bào)告基因載體


螢火蟲熒光素酶載體:包含螢火蟲熒光素酶基因以及待研究的調(diào)控元件,如將某個(gè)基因的啟動(dòng)子區(qū)域克隆到螢火蟲熒光素酶基因的上游,構(gòu)建成重組載體。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子等與該啟動(dòng)子結(jié)合時(shí),就會(huì)啟動(dòng)螢火蟲熒光素酶基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯,產(chǎn)生螢火蟲熒光素酶。
海腎熒光素酶載體:通常含有組成型表達(dá)的啟動(dòng)子,如 SV40 啟動(dòng)子,驅(qū)動(dòng)海腎熒光素酶基因的表達(dá)。海腎熒光素酶的表達(dá)水平相對(duì)穩(wěn)定,不受實(shí)驗(yàn)中各種因素的影響,可作為內(nèi)參來標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 
主要應(yīng)用

基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控研究:可以用于確定特定基因的啟動(dòng)子區(qū)域中是否存在特定轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn),以及這些轉(zhuǎn)錄因子對(duì)基因轉(zhuǎn)錄的激活或抑制作用。

miRNA 功能研究:通過將 miRNA 的靶基因的 3'UTR 區(qū)域克隆到熒光素酶基因的下游,構(gòu)建報(bào)告基因載體。若 miRNA 能夠與靶基因的 3'UTR 結(jié)合,會(huì)導(dǎo)致熒光素酶基因的表達(dá)受到抑制,熒光信號(hào)減弱,從而驗(yàn)證 miRNA 與靶基因的相互作用。       

藥物研發(fā):在藥物研發(fā)過程中,可用于篩選能夠調(diào)節(jié)特定基因表達(dá)的藥物分子。也可以評(píng)估藥物對(duì)細(xì)胞信號(hào)通路的影響,為藥物的作用機(jī)制研究提供依據(jù)。
實(shí)驗(yàn)流程

細(xì)胞轉(zhuǎn)染:將構(gòu)建好的螢火蟲熒光素酶報(bào)告基因載體和海腎熒光素酶內(nèi)參載體共轉(zhuǎn)染到目標(biāo)細(xì)胞中。可以使用脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染試劑、電穿孔等方法將載體導(dǎo)入細(xì)胞。

培養(yǎng)與誘導(dǎo):轉(zhuǎn)染后的細(xì)胞在合適的條件下培養(yǎng)一段時(shí)間,使報(bào)告基因載體能夠在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)熒光素酶。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,可能需要?duì)細(xì)胞進(jìn)行一些處理,如添加藥物、細(xì)胞因子等,以觀察對(duì)報(bào)告基因表達(dá)的影響。  


優(yōu)勢(shì)

熒光素酶活性檢測(cè):使用特定的檢測(cè)試劑分別檢測(cè)螢火蟲熒光素酶和海腎熒光素酶的活性。通常是先加入螢火蟲熒光素酶檢測(cè)試劑,在酶標(biāo)儀上檢測(cè)熒光信號(hào),然后再加入海腎熒光素酶檢測(cè)試劑,檢測(cè)海腎熒光素酶的熒光信號(hào)。

數(shù)據(jù)分析:將螢火蟲熒光素酶的活性數(shù)據(jù)除以海腎熒光素酶的活性數(shù)據(jù),得到相對(duì)熒光素酶活性。通過比較不同實(shí)驗(yàn)組之間的相對(duì)熒光素酶活性,分析實(shí)驗(yàn)因素對(duì)報(bào)告基因表達(dá)的影響。

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