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那些发着诡异之光的实验技术们

小张聊科研  · 公众号  · 科研  · 2017-06-11 22:53

正文

最近几天的头条是:心疼浙江考生

一条早已死亡但眼中却闪着诡异之光的草鱼,给很多浙江考生留下了心理阴影,很多考生表示:往后再也不吃豆腐鱼汤了,改吃西红柿蛋汤,看到鱼就一股寒意。

和草鱼诡异的目光不同,那些实验中可以发光的技术则是分子机制研究的实验必备。

(一)荧光素酶报告系统

  • 技术目的:验证核酸-核酸互作、核酸-蛋白互作

  • 举例:miRNA-mRNA、lncRNA-miRNA、转录因子-启动子等

  • 核心原理:通过X、Y分子的作用原理,将其移植到荧光素酶报告载体上,通过荧光素酶催化的荧光强弱,判断X、Y互作强度。

Fluorescein和Luciferin都是荧光素,但是荧光素酶报告系统中的指的是Luciferin(虫荧光素),在荧光素酶报告基因载体的荧光素酶编码区的3’UTR插入ncRNA或者mRNA的结合序列,然后将构建好的载体转染细胞并调控细胞中相应miRNA的表达水平,通过检测荧光素酶的表达情况以分析ncRNA或者mRNA是否含和某miRNA有互作关系。

若要研究转录因子X-启动子Y作用,就把此启动子替换荧光素酶编码区的启动子,调控细胞中的转录因子X表达水平,检测荧光强度。

 

萤光素酶(英文名称:Luciferase)是自然界中能够产生生物荧光的酶的统称,其中最有代表性的是一种学名为Photinus pyrali'的萤火虫体内的萤光素酶

 

(二)EGFP报告基因

  • 技术目的:在表达载体中,将目的基因克隆到EGFP序列的上游,通过检测EGFP的荧光来检测目的基因的表达量以及物理分布。

  • 核心原理:该EGFP位于该基因下游,EGFP的表达代表着上游基因的表达。

EGFP绿荧光蛋白(Enhanced Green Fluorescent Portein),单体由238个氨基酸构成,附带有激发后能发射生物荧光的发光色基,其发光过程不同于荧光素,是不需荧光素酶参与的,光激发GFP荧光是一个特异性的独立过程,并不需要任何的协同因子、底物,是一个优良的报告基因,其来自于水母的基因表达产物。


(三)  鲁米诺荧光

  • 技术目的:通过荧光强度反应辣根过氧化酶等酶类含量,酶类浓度通常和反应中级联放大反应有关,可最终确定起始目标检测物的含量。

  • 核心原理:荧光强度—辣根过氧化酶含量—抗体含量—抗原丰度。

  • 相关技术:WB、化学发光ELISA、IHC、FISH等

鲁米诺(luminol)是一种化学荧光分子,在过氧化氢分子存在的条件下可以转变成激发态氨基邻苯二甲酸,后者发出较强的荧光。生物系统中的一些酶如辣根过氧化物酶HRP,以及一些金属化合物如血液中的铁,可以催化经过过氧化氢的分解,使过氧化氢变成水和单氧,其中单氧可氧化鲁米诺,鲁米诺经氧化后可发出蓝光。这种蓝光可经X光胶片曝光显影、荧光CCD扫描成像,或直接在弱光下肉眼观察。

 

(四)液相检测中的Fluorescein

  • 技术应用:流式抗体标记(流式细胞术)、液相多因子检测技术(Luminex、BD-CBA等)

荧光素(Fluorescein,有别于luciferin)是一种合成有机化合物,它是具有光致荧光特性的染料,外观为暗橙色/红色粉末,可溶于乙醇,微溶于水,在蓝光或紫外线照射下,发出绿色荧光。荧光染料种类很多,目前常用于标记抗体的荧光素有以下几种:异硫氰酸荧光素(FITC),藻红蛋白(PE)、别藻蓝蛋(allophycocyanin,APC)和花青素5(cyanidin 5,Cy5)

 

(五)核酸染料

  • 溴化乙锭是一种高度灵敏的嵌入性荧光染色剂,为强致癌诱变剂,但价格便宜。它与DNA的结合几乎没有碱基序列特异性。在高离子强度的饱和溶液中,大约每2.5个碱基可结合一个EB。EB的这种特性使其成为一种核酸染料,常用于琼脂糖凝胶电泳中的核酸染色。

  • GelRed和GelGreen 是两种集高灵敏、低毒性和超稳定性于一身的极佳的荧光核酸凝胶染色试剂。其水溶染色剂通过美国环保局安全认定,废弃物可直接倒入下水道,而不会造成任何环境污染。

  • SYBR Green I是高灵敏的DNA荧光染料,适用于各种电泳分析,高于EB染色法25-100倍。SYBR Green I 与dsDNA 结合荧光信号会增强800-1000倍,主要用于实时荧光定量PCR(Q-PCR)

 

(六)免疫荧光技术-抗原定位

  • 技术目的:通过抗体识别抗原的免疫学原理,将荧光素(Fluorescein)固定在抗体上,无需酶催化,可直接根据荧光强度检测抗原含量以及分布。

  • 核心原理:荧光强度—抗体含量—抗原丰度。

  • 相关技术:Immunofluorescencetechnique

    免疫荧光技术(Immunofluorescencetechnique )又称荧光抗体技术。它是在免疫学、生物化学和显微镜技术的基础上建立起来的一项技术。很早以来就有一些学者试图将抗体分子与一些示踪物质结合,利用抗原抗体反应进行组织或细胞内抗原物质的定位。


其他利用荧光作为检测手段的技术

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