报告基因是指转染后易于检测产物的基因,可作为标记物用于筛选成功转染的细胞,用于研究基因表达调控,或作为对照用于对转染效率进行标准化。

理想的报告基因应是研究使用的细胞中不存在的基因,或可以与该基因的天然形式轻松区分,便于检测且具有较广的线性检测范围。同样重要的是,报告基因的存在不应影响转染细胞的正常生理和总体健康。

报告基因可以呈组成型表达,也可通过外来干预(如在 β-半乳糖苷酶系统中导入 IPTG)呈诱导性表达。一般在转染后 1-3 天进行报告基因检测,但检测的最佳时间应根据经验确定。

转染检测

可筛选标记物可保护生物体不受筛选试剂影响,筛选试剂通常会杀死生物体或阻止其生长,与之相比,用于转染子筛选的报告基因可使含有报告基因的细胞通过显像识别。上述用途的报告基因一般可在其自身启动子的调控下表达,与导入的目标基因无关,因此,即便目标基因只在某些特定条件下表达或者其所在的组织难以获取,亦可利用报告基因来筛选成功转染的细胞。

报告基因还可用作转染的对照。例如,通过比较所有实验中使用的报告基因的表达水平,可以对不同实验的转染效率进行标准化。

基因调控检测

报告基因检测对于顺式作用因子(基因调控元件)和反式作用因子(转录因子或外源性调控因子)的基因表达调控研究均具有不可估量的价值。此外,报告基因系统可以使用具有通路特异性、组织特异性或受发育调控的基因启动子作为特异性事件过程的生物标记物。

在这些分析中,可检测的报告基因可用作待研究基因编码区的替代物。报告基因构建体包含一个或多个待分析的基因调控元件、报告基因序列和功能 mRNA 转录所需的序列。将报告基因构建体导入细胞后,可以通过直接检测报告蛋白质的酶活性监测
报告基因的表达水平。

常用的报告基因

可诱导产生显像识别特性的常用报告基因通常涉及荧光和发光蛋白。

绿色荧光蛋白 (GFP)

表达绿色荧光蛋白 (GFP) 的细胞可在紫外光照射下发出绿色荧光。需要采用专门的显微镜观察各个细胞。此外还有黄色和红色荧光蛋白可供选择,以便一次检测多个基因。该方法常用于检测基因表达。

荧光素酶

荧光素酶用作实验室试剂时通常是指北美萤火虫荧光素酶,不过还有来源于其他萤火虫种属的重组荧光素酶市售产品可供选择。荧光素酶可以催化其底物(一般为荧光素)产生黄绿色或蓝色荧光,具体颜色取决于荧光素酶基因。由于荧光素酶的生物发光无需激发光,因此自发荧光极少,几乎可实现无本底荧光。

GUS 检测

GUS 检测(使用 β-葡萄糖醛酸酶)是一种通过将细胞染成蓝色进行单细胞检测的出色方法,无需复杂设备。但缺点是细胞在此过程中会被杀死。此方法尤其常用于植物科学。

蓝白斑筛选

蓝白斑筛选可用于细菌和真核细胞。细菌 lacZ 基因编码 β-半乳糖苷酶。加入含有特定半乳糖苷(如 X-gal)的培养基后,表达该基因的细胞将 X-gal 转变为蓝色产物,肉眼即可观察到。

仅供科研使用,不可用于诊断目的。