不知道大家在做活体成像时有没有这个疑问,应该选择荧光素还是绿色荧光蛋白来检测体内发光呢?🤔
就穿透性而言,荧光素酶(Luciferase)产生的偏红光比绿色荧光蛋白的绿光在体内的穿透性强近 100 倍。此外,荧光蛋白需要激发光来产生反射光,而老鼠的皮毛、皮肤都会产生非特异性荧光,使得信噪比降低。
因此,对于体内检测来说,使用荧光素酶得到的图像更清晰,信噪比更高。其中,D-荧光素(D-Luciferin)作为荧光素酶的常用底物,在多个领域均有广泛应用,如新药筛选、基因表达调控、植物蛋白互作。
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🌟参考产品使用说明,30 mg 规格的 D-荧光素钾盐可以进行活体成像分析小鼠 8~10 只,体外生物发光检测 20~30 次。
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通过在生物荧光成像这个模式系统中注射 D-荧光素可以用来实时非侵入性监测疾病的进程或药物效率,还可以做细胞实验且无需裂解液,可用于植物成像、干细胞示踪的活体成像。
此外如果想要更进一步了解活体成像,可收好以下秘籍:
活体发光成像技术主要是利用生物发光(bioluminescence)与荧光(fluorescence)两种技术。从定义上看,荧光技术是荧光染料、探针、蛋白(GFP、YFP 等)受一定波长的光激发后,在极短时间内会发射出波长大于激发波长的光,这种光称为荧光。而生物发光则是依靠酶促反应产生自发光信号,是化学能转化为光能,无需激发光,背景更低,灵敏度更高没有背景光源干扰,因此生物发光更加适合作为活体成像分析手段。而当进行离体组织器官观察时,则可使用荧光成像。
自然界中存在着数千中发光的生物,比如发光的蘑菇、发光的海洋生物、发光的昆虫等,如我们最熟悉的萤火虫、水母。
17 世纪,爱尔兰化学家、物理学家和自然哲学家 Robert Boyle 发现了能够产生微光的腐烂木材,这是关于生物发光现象的第一份文献记载的报道。
20 世纪 40 年代,约翰霍普金斯大学年轻的生物化学教授 William McElroy 发现 ATP 是生物发光的能量来源。
20 世纪 70 年代中期,乔治亚大学的米尔顿·J·寇米耶及普林斯顿大学的下村修和弗兰克·约翰逊独立的发现了海肾荧光素酶(Renilla reniformis),在氧气存在的条件下,可以催化腔肠素(Coelenterazine)氧化成 Coelenteramide,反应过程无需 ATP 和镁离子参与。在 Coelenterazine 氧化的过程中,会发出波长为 480 nm 左右的生物荧光(bioluminescence)。
20 世纪 90 年代,人们认为萤火虫荧光素酶具备的生物发光特性、极高的灵敏度和快速简单的检测流程等特点,可能会对分子生物学家的研究产生重要的影响。
2012 迎来革新性的荧光素酶 Nano luciferase(简写NanoLuc) 的诞生,并成为当年 The Scientist 杂志评选的全球十大创新技术,NanoLuc 只有 19kD,是目前世界上最亮的荧光素酶。
从 17 世纪年到 21 世纪,从生物发光现象被开始报道,科学家们对生物发光现象的研究就没有停止过,生物发光产品的一直在更新。
随着时代发展,生物发光产品也在不断更迭,对于不同的实验需求,我们又该如何选择呢?目前市面上主要有 3 种的荧光素酶产品:萤火虫荧光素酶(Firefly)、海肾荧光素酶(Renilla)及 NanoLuc 荧光素酶。以下罗列了不同荧光素酶的特性及应用范围。
通过对比可以看出 NanoLuc 荧光素酶拥有分子量小、非 ATP 依赖型等特点,其与底物结合后可产生高强度辉光型发光信号。其分子量仅为 19.1 kDa,远小于萤火虫(Photinus pyralis)和海肾(Renilla reniformis)荧光素酶的分子量。而且NanoLuc 荧光素酶所产生的发光信号强度约是萤火虫和海肾荧光素酶 100 倍。
都知道酶促反应需要酶和底物,那么荧光素酶 NanoLuc 的反应底物是什么呢?它是一种名为 Furimazine 的新腔肠素类似物。作为一种咪唑并吡嗪酮类的发光底物,Furimazine 在活细胞成像中的应用时几乎不会对融合伴侣功能产生干扰、曝光时间仅需几秒钟、信号可持续几小时至几天。此外,Furimazine 在小动物活体成像中的应用时会有更明亮的体内信号、更低的毒性、更适合深部的器官等特点。
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内容策划:沈佳钰
内容审核:钟可可
题图来源:自己做的