2017-10-23哪位同学可以介绍下Luciferase 原理

自然界中广泛分布着生物发光有机体，其中包括细菌、真菌、鱼、昆虫等。在这些生物发光有机体中催化生物发光反应的各种酶都称之为荧光素酶（Luciferases），底物则命名为荧光素（Luciferin）。自1986— 1987 年首次被当作报告基因使用以来，荧光素酶基因已成为目前运用最广泛的报告基因之一。尽管来自不同物种的荧光素酶及底物存在有很大的差异，但有一个共同点，即在生物发光反应体系中均需发生氧化反应。它通过两个步骤使底物荧光素发生氧化作用，而产生发光反应，此反应是ATP 依赖性的。杂环荧光素首先腺苷化，然后通过氧化脱羧作用，产生AMP、CO2，并通过激活的荧光素中间产物发射光。将反应所需的试剂与含有荧光素酶的细胞裂解液混合即会产生一种迅速衰减（在一秒钟内）的黄绿色闪光（发射峰560 nm），这种光信号可用配备了便于迅速混合反应物的自动注射装置的荧光检测仪（Luminometer）进行检测，也可用标准的液闪仪对光信号进行记录。当底物过量时，发光量的总值与样品的荧光酶活性成正比，因此，可对荧光素酶报告基因的转录进行间接估计。荧光素酶易被蛋白酶降解，在转染的哺乳动物细胞中的半衰期约为3 小时。荧光素酶报告系统为启动子活性的检测提供了一个敏感、快速、非放射性的检测方法。荧光素酶报告基因检测试剂盒(Luciferase Reporter Gene Assay Kit)，是以荧光素(luciferin)为底物来检测萤火虫荧光素酶(firefly luciferase)。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。通过荧光素和荧光素酶这一生物发光体系，可以极其灵敏、高效地检测基因的表达。通常把感兴趣的基因转录的调控元件克隆在luciferase的上游或其他适当的地方，构建成报告基因质粒。然后转染细胞，适当刺激或处理后裂解细胞，测定荧光素酶活性。通过荧光素酶活性的高低判断刺激前后或不同刺激对感兴趣的调控元件的影响。展开