一种新型荧光探针——分子信标的研究及应用进展.PDFVIP

第 卷 分析化学 （HP@QR STAQTP ）# 评述与进展 第* 期 # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # $$= 年* 月 UM2-6E6 V489-,5 4K A-,5/F27,5 UM6G2EF9/ ))% ; ) !!!!!!! ! ! 评述与进展 ! ! !!!!!!! 一种新型荧光探针———分子信标的研究及应用进展 !， ! ! ! # # 江雅新 # 方晓红 # 万立骏 # 白春礼 ! （中国科学院化学研究所，北京 !$$$%$ ）# # （中国科学院研究生院，北京 !$$$’ ） 摘# 要# 分子信标是一种基于荧光能量转移原理而设计的发夹型寡聚核酸荧光探针。它通过与核酸等靶分 子相互作用后发生构象的变化而产生荧光信号，对靶分子的检测具有灵敏度高、选择性强、适合于活体实时检 测等优点。目前已广泛应用于生物化学分析、生物医学研究和环境监测等各领域。本文对分子信标的设计原 理及其研究和应用进展进行了综述。 关键词# 分子信标，荧光探针，核酸，蛋白质，评述 ! 引 言 ［!， ］ !’’) 年，+,-.,/ 0/,12 等 设计了一种可以特异识别核酸序列的新型荧光探针，这种荧光探针通 过与核酸靶分子进行杂交后发生构象的变化而发出荧光，他们将其命名为分子信标（3456785,9 :6,( 74- ）。分子信标因其具有背景信号低，灵敏度高、特异性识别性强、操作简单以及不必与未反应的探针 分离即可实时检测等优点，在短短的几年内得到了迅速的发展［ ; % ］，并已广泛地应用于实时监测聚合 酶链反应［ ; != ］、基因突变的快速分析［!* ］、?@A 、B@A 的检测、?@AC B@A 杂交的动力学研究［!， ］以及 ?@AC 蛋白质相互作用研究［ ; ) ］等，其应用领域仍在不断拓展。 # 分子信标的原理 ［!］ 分子信标是一种由寡聚核酸形成的发夹型分子（图! ） 。它包括一个环（544D ）(干（EF6G ）结构，其 中环由与靶分子互补的核酸碱基序列组成，一般有 !* ; $ 个碱基；干为两列互补的碱基序列，一般是 * ; 个碱基对。分子信标之所以能通过构象改变而 发荧光是基于它内在的环(干结构和荧光标记特征： 在分子信标中，荧光基团共价地连接在其干部分的 一个末端，猝灭基团也靠共价键连接在干部分的另 一末端。分子信标未与靶分子结合时，由于干部分 # 图!# 分子信标工作原理 两列互补碱基对之间的氢键连接，使得荧光基团与 H21I ! # J92-72D56 4K 4D69,F24- 4K , G456785,9 L6,74- 猝灭基团距离很近，荧光基团将能量转移给猝灭基 （3: ） 团而发生荧光猝灭；当分子信标与序列互补的靶分 HI 代表荧光基团（96D96E6-FE K58494DM496 ）；NI 代表猝灭基团 子结合时，环与靶序列杂交而形成了比干部分更长 （96D96E6-FE O86-7M69 ）。 更稳定的碱基对氢键连接，分子信标发生构型的变化，干部分被打开，从而使荧光基团远离猝灭基团，荧 光基团产生的荧光得到恢复。 分子信标这一荧光信号传导机制是基于荧光能量转移基础上的。可能有两种能量转移的形式存 在：直接的能量转移和荧光共振能量转移。当荧光基团和猝灭基团距离很近时，由于两个基团分子相互 碰撞可产生直接的能量转移。当两个基团的距离在! ; !$ -G ，且能量给体（荧光基团）的发射光谱与能 $$($)(!* 收稿；$$(!!(* 接受 第 期