大规模化学发光法检测基因表达:利用荧光素酶实现低成本实时监测

学术   科学   2024-12-17 09:02   北京  

本文通过ChatGLM/GPT进行辅助对近期Bio-protocol 期刊发表的方案进行解读和概括,若感兴趣请点击“阅读原文”查看详细的实验流程及试材。如果解读中有任何错误或遗漏,敬请指正

基因表达的时间动态分析是研究植物对环境刺激响应及基因调控机制的重要手段。然而,传统的RNA提取和qPCR方法成本高、效率低,限制了对大规模样本和多时间点的研究。为了克服这些限制,荧光素酶(Luciferase)作为一种高灵敏度的报告基因工具,为快速、高效地评估基因表达提供了可能。在这方面2024年12月5日,Bio-protocol 期刊在线发表了日本东京大学(The University of Tokyo)Shuichi Yanagisawa团队题为“A Microplate-Based Expression Monitoring System for Arabidopsis NITRATE TRANSPORTER2.1 Using the Luciferase Reporter”的方法文章。

图1. 文章标题页 https://doi.org/10.21769/BioProtoc.5127
关键词拟南芥 硝酸盐 基因表达 荧光素酶 微孔板 幼苗 时间表达模式

荧光素酶(Luciferase)是一类能够催化荧光素(Luciferin)发生化学反应并发光的酶,广泛存在于萤火虫、某些细菌、真菌和海洋生物中。由于其高灵敏度和便捷性,荧光素酶被广泛用于生命科学研究中的报告基因系统

基因表达分析是研究植物环境响应及基因调控的重要方法,但传统RNA提取和qPCR流程成本高、耗时长,限制了样本和时间点的分析。以拟南芥硝酸盐转运蛋白基因NRT2.1为例,其在硝酸盐供应下受NLP增强因子和NIGT1抑制因子的调控,呈现钟形表达模式,这种时间动态对揭示基因调控机制至关重要。荧光素酶(LUC)报告系统因高灵敏度和便捷性,可通过监测发光强度快速评估启动子活性。本文优化了一种基于LUC的高通量、低成本微孔板方法,为基因表达动态分析提供了高效工具


  • 采用96孔板培养和分析,大幅提升了样本处理能力,适用于大规模基因表达研究。

  • 避免了传统RNA提取和qPCR的高成本流程,通过荧光素酶发光检测显著降低实验费用。

  • 实时监测基因表达的时间变化,特别适用于揭示具有时间依赖性调控模式的基因。

—————文中代表性图—————

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图2. 基于微孔板的拟南芥NRT2.1表达监测系统的图示总结。(来自Bio-protocol期刊

图3. 拟南芥NRT2.1的调控机制及荧光素酶(LUC)检测原理(来自Bio-protocol期刊

图4. 数据分析总结。(来自Bio-protocol期刊
  • 基因调控研究
    用于分析不同转录因子在目标基因表达调控中的作用及其机制。
  • 营养响应研究
    ‍研究植物对不同营养条件(如硝酸盐浓度)的基因表达反应规律。
  • 遗传背景比较
    比较不同突变体或基因型在基因表达动态上的差异。


个方法的可重复性已经被本文作者日本东京大学(The University of Tokyo)Shuichi Yanagisawa团队验证过,相关实验数据与结果发表在Plant Physiol,DOI:10.1093/plphys/kiad458

温馨提示:积极引用本文不仅是对作者创新技术和科研共享的最佳肯定,也是确保实验可复现性的重要方式。

Ueda, Y. and Yanagisawa, S. (2024). A Microplate-Based Expression Monitoring System for Arabidopsis NITRATE TRANSPORTER2.1 Using the Luciferase Reporter. Bio-protocol 14(23): e5127. DOI: 10.21769/BioProtoc.5127.

Ueda, Y. and Yanagisawa, S. (2023). Transcription factor module NLP–NIGT1 fine-tunes NITRATE TRANSPORTER2.1 expression. Plant Physiol. 193(4): 2865–2879.

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