荧光素酶(Luciferase)是生物体内催化荧光素(luciferin)或脂肪醛(firefly aldehyde)氧化发光的一类酶的总称,来自于自然界能够发光的生物。
自然界存在的荧光素酶来自萤火虫、发光细菌、发光海星、发光节虫、发光鱼、发光甲虫等。细菌荧光素酶对热敏感,因此在哺乳细胞的应用中受到限制。目前,以北美萤火虫虫(Photinus pyralis)来源的荧光素酶基因应用的最为广泛,该基因可编码550个氨基酸的荧光素酶蛋白,是一个61kDa的单体酶,无需表达后修饰,直接具有完全酶活。
发光机制
生物荧光实质是一种化学荧光。萤火虫荧光素酶在Mg2+、ATP、O2的参与下,催化D2荧光素(D2luciferin) 氧化脱羧,产生激活态的氧化荧光素,并放出光子,产生550~580 nm 的荧光,其化学反应式如下。
这种无需激发光就可发出偏红色的生物荧光,其组织穿透能力明显强于绿色荧光蛋白(GFP)。荧光素酶是靠酶和底物的相互反应发光,特异性很强,灵敏度高,由于没有激发光的非特异性干扰,信噪比也比较高。
二、荧光素酶报告基因的检测流程
1、重组质粒制备: 制备含有待检测基因-Luc/Rluc的重组质粒;
2、细胞系选择: 根据实验需要选择细胞株,通常选择转染效率较高的293T细胞或原代细胞等;
3、共转染: 将带有Luc/Rluc标记的报告基因和目的基因进行共转染,设置不同的检测时间点,一般为24h/48h;
4、外界干预: 转染后,可进行物理/化学/病毒等的相应刺激;
5、细胞处理: 采用进口/国产双荧光素酶检测试剂盒依照protocol操作;
6、荧光检测: 使用GENios Pro 酶标仪或具有类似检测功能的设备进行荧光强度检测。
三、荧光素酶报告基因的优点
1、优越的灵敏度,比Westernbloting灵敏度高1000倍以上;
2、内源性低,哺乳动物无内源性表达;
3、荧光素酶检测不受细胞内其他物质影响;
4、发光检测,检测方便;
5、灵敏度高,10‐20摩尔荧光素酶分子;
6、检测范围广,大于7个数量级。