分子信標(molecular beacon)是一種具有發(fā)夾結(jié)構(gòu)的新型熒光標記核酸探針，具有高靈敏度、高特異型，其在聚合酶鏈反應（PCR）、核酸序列的分析、活細胞內(nèi)核酸的動態(tài)檢測、蛋白質(zhì)(酶)與核酸的相互作用等方面具有廣泛的應用。
分子信標的結(jié)構(gòu)
分子信標的結(jié)構(gòu)一般包括三個部分：環(huán)狀區(qū)、信標莖干區(qū)、熒光基團和猝滅基團。熒光基團一般聯(lián)接在信標分子的5 端；猝滅基團聯(lián)接在3’端。分子信標中常用4—(4’— 二甲基氨基偶氮苯基)苯甲酸(DABCYL)作為猝滅基團，德克薩斯紅(TexasRed)、熒光素(Fluoresein)等作為熒光基團。
分子信標的原理：
自由狀態(tài)時的分子信標呈發(fā)夾結(jié)構(gòu)，此時由于熒光基團與猝滅基團靠得很近，熒光被猝滅；當與靶序列結(jié)合后，分子信標的空間構(gòu)型發(fā)生改變，信標莖桿互補區(qū)被拉開，熒光分子和猝滅分子距離增大，熒光恢復。
分子信標通常都是修飾一個單一的發(fā)光基團。在一個均相體系中，通過雜交后熒光信號的變化，一種分子信標即可檢測一種靶序列。為了實現(xiàn)在一個均相體系中同時檢測多種靶序列的目的，可將不同的分子信標修飾以不同的熒光基團。
分子信標的應用：
分子信標技術(shù)以其操作簡單、靈敏度高、特異性強、可對核酸進行實時定量測定、甚至可以用于活體分析等特點不僅在生物學研究中有著廣泛的應用，而且在疾病基因檢測與診斷等生物醫(yī)學基礎和臨床研究中也將充當重要的角色。近來,人們通過改變經(jīng)典分子信標的結(jié)構(gòu)，設計出許多新型的分子信標，如用ssDNA鏈做環(huán)、用RNA-DNA雙鏈做莖的RNA-DNA嵌合型分子信標，用PNA鏈代替ssDNA形成的PNA分子信標等。新型分子信標的出現(xiàn)為分子信標的進一步應用拓寬了領域。
1核酸檢測分析
分子信標用于核酸檢測分析體現(xiàn)在幾個方面：實時定量PCR測定靶標的濃度，基因的點突變、SNP(單堿基多態(tài)性)、等位基因、多組份同時測定，活體內(nèi)核酸的動態(tài)檢測，等。
與常規(guī)核酸檢測方法相比，分子信標用于核酸檢測具有如下特點：
a 可以進行液相雜交檢測：常規(guī)核酸檢測方法主要為固相雜交，要把未結(jié)合的探針和引物分離后才能利用其他信號對靶核酸進行檢測；分子信標可以直接加入核酸擴增體系進行檢測，檢測方法可以直接在紫外燈下或借助熒光光譜儀進行定量檢測。
b 有效消除核酸交叉污染：利用分子信標可以直接對封閉微量離心管或多孔板中的核酸檢測，完全避免核酸中間操作環(huán)節(jié)，徹底消除核酸交叉污染。
c可進行核酸實時(real time)檢測：在PCR 體系中加入分子信標,并把PCR 儀與熒光光譜儀相連,可以對PCR 反應過程隨時進行監(jiān)測。d 特異性強：在對分子信標與靶序列雜交特異性研究中意外發(fā)現(xiàn)，與線性寡核苷酸探針相比，莖環(huán)狀結(jié)構(gòu)的分子信標檢測特異性更高，對靶序列中單個堿基的錯配、缺失或插入突變均能檢測出來。
e 靈敏度高：分子信標可以直接檢測核酸；在應用過程中常與PCR 等核酸擴增技術(shù)聯(lián)合應用，因而低至1拷貝的核酸也能檢測，敏感性很高。
f 可實現(xiàn)核酸大規(guī)模自動化檢測：分子信標的最大優(yōu)點是可以實現(xiàn)核酸的大規(guī)模自動化檢測，分子信標在核酸檢測應用中的例子充分證明了這一點。
g 可對活體內(nèi)核酸動態(tài)進行檢測：目前尚缺乏有效方法對活體內(nèi)核酸直接進行研究，分子信標技術(shù)為對活體內(nèi)核酸代謝轉(zhuǎn)移等動態(tài)過程研究提供了可能并已用實驗證實。
分子信標用于研究DNA—蛋白質(zhì)的相互作用
核酸和蛋白質(zhì)這兩種生物大分子之間的相互作用的研究是現(xiàn)代分子生物學、生物技術(shù)發(fā)展最快的領域之一。人們在研究核酸與蛋白質(zhì)的相互作用中熒光分析的方法是一種較靈敏的方法。特別是利用熒光共振能量轉(zhuǎn)移的原理設計的各類探針，對于研究DNA-蛋白質(zhì)的相互作用,可達到mmol甚至更低的濃度。利用分子信標能實時研究DNA與蛋白質(zhì)的結(jié)合,而且簡單、靈敏、具有通用性(單鏈或雙鏈DNA結(jié)合蛋白均可)。更為突出的是它可用于活體細胞的動態(tài)研究,這是其他方法無法比擬的。
3.分子信標用作生物芯片和生物傳感器的探針
由于分子信標用于核酸、蛋白質(zhì)的檢測分析時具有許多優(yōu)點,因而分子信標作為生物芯片、生物傳感器中的ＤＮＡ探針可以充分利用這些優(yōu)點?？梢詫擞胁煌瑹晒夥肿拥姆肿有艠送ㄟ^生物素的形式固定到硅片的表面上,制成分子信標芯片。與其他類型探針的DNA芯片相比,分子信標芯片具有本底熒光低、無需除去多余的探針、可多次使用等優(yōu)點。
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