双荧光素酶检测的原理和应用

什么是双荧光素酶检测,有什么用?今天我们一起来看看。

Luciferase报告基因系统是以荧光素(luciferin)为底物来检测萤火虫荧光素酶(fireflyluciferase)活性的一种报告系统。荧光素酶可以催化luciferin氧化成oxyluciferin,在luciferin氧化的过程中,会发出生物荧光(bioluminescence)。然后可以通过荧光测定仪也称化学发光仪(luminometer)或液闪测定仪测定luciferin氧化过程中释放的生物荧光。双荧光素酶报告基因即在一个信号系统内同时表达,但独立测量的两个荧光酶的报告基因。在双报告基因系统中,一个报告基因活性的改变,与基因表达的特定实验条件相关,而另个报告基因的组成型活性则提供内对照,使实验值正态化。目前很多实验都采用了荧光素酶报告基因(Luc),但从检测速度、灵敏度和线性范围来考虑,双荧光素酶即萤火虫荧光素酶(fireflyluciferase)和海肾荧光素酶(Renillaluciferase)的组合,可以较好地体现检测结果的精确性。

一、为了能更好地理解上述概念,我们首先来回顾一下荧光素酶表达系统的原理,简述如下:

1.构建一个重组质粒,即构建一个将靶启动子的特定片段插入到荧光素酶表达序列前方的报告基因质粒。

2.将要检测的转录因子表达质粒与报告基因质粒共转染细胞或其它相关的细胞系(通常选择转染效率较高的T细胞或原代细胞)。如果此转录因子能够激活靶启动子,则荧光素酶基因就会表达,荧光素酶的表达量与转录因子的作用强度成正比。

3.接下来将带有Luc/Rluc标记的报告基因和目的基因进行经过共转染,转染后可进行物理、化学、病毒等的相应刺激。

4.加入特定的荧光素酶底物,荧光素酶与底物反应,产生荧光素,通过检测荧光的强度可以测定荧光素酶的活性,从而判断转录因子是否能与此靶启动子片段有作用。

二、在生命科学领域的应用

1.在遗传毒性检测中的应用:例如可以构建由P53或P53靶基因的启动子驱动的萤火虫荧光素酶表达载体,辅以海肾荧光素酶报告基因载体作为内参质粒转染到细胞中,观察具有遗传毒性的化学物质对荧光素酶报告基因表达的诱导性,从而检测化学物质遗传毒性。

2.在信号通路研究中的应用:在NF-kB通路中被广泛应用,JaShilHvun等构建由NF-kB基因启动子的pGL3luc载体,瞬转到人结肠癌细胞Caco2中,用镉处理细胞后研究依赖NF-kB信号通路激活的白细胞介素8的产生情况。

3.在转录活性分析中的应用,王健等通过萤火虫和海肾双荧光素酶分析了PC1基因在肿瘤组织中的表达及其启动子的克隆和活性;JasonWHarger等在酵母表达载体上的海肾和萤火虫报告基因之间插入移码信号,通过检测这两种蛋白的活性来研究啤酒酵母中的移码编程。

三、在其它方面的应用

1.潜在启动子/启动子核心区域检测;2.潜在增强子/抑制子等调控子核心元件检测;3.药物等化学诱导因素对启动子活性的调节(抑制或增强);4.射线等物理诱导因素对启动子活性的调节(抑制或增强)。

主编:冯文茹

供稿:刘利萍

运营:潘宏健









































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