對于自然界中的生物發(fā)光現(xiàn)象，大家應該都是比較熟悉的，其廣泛存在于海洋生物、微生物和陸生生物中。生物發(fā)光現(xiàn)象其實是在生物體內(nèi)由于生命過程中由化學反應介導的將化學能轉(zhuǎn)化為光能所產(chǎn)生的，這其中起到主要作用的是一種叫熒光素酶的物質(zhì)。熒光素酶是自然界中能夠產(chǎn)生生物熒光的酶的統(tǒng)稱，最具代表性的是螢火蟲熒光素酶和海腎熒光素酶，被廣泛應用到生物學的報告基因中——一類可以編碼熒光蛋白或酶，從而將看不見的底物轉(zhuǎn)化為發(fā)光或彩色產(chǎn)物的一類基因報告系統(tǒng)，光信號可通過發(fā)光檢測儀或CCD相機進行檢測，是生物醫(yī)學領域基礎研究的一個重要工具，廣泛應用于檢測細胞的信號轉(zhuǎn)導和基因表達。
 

螢火蟲熒光素酶和海腎熒光素酶雖然同屬于熒光素酶，但是它們的來源及發(fā)光原理、發(fā)光顏色、檢測波長等都不盡相同。

表1 兩種熒光素酶作用原理的區(qū)別

螢火蟲熒光素酶發(fā)光原理：

海腎熒光素酶發(fā)光原理：

利用熒光素酶與底物結(jié)合發(fā)生化學發(fā)光反應的特性，可以把感興趣的基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件克隆在熒光素酶基因的上/下游，構(gòu)建成熒光素酶報告質(zhì)粒。然后轉(zhuǎn)染細胞，經(jīng)適當刺激或處理后裂解細胞，測定熒光素酶活性。通過熒光素酶活性的高低判斷刺激前后或不同刺激對感興趣的調(diào)控元件的影響。
 

圖2 熒光素酶報告基因檢測流程圖
 

由于螢火蟲熒光素酶和海腎熒光素酶的底物和發(fā)光顏色不同，并且易于定量，檢測靈敏度高，所以在雙報告基因?qū)嶒炛械玫綇V泛應用。在雙熒光素酶報告基因檢測系統(tǒng)中螢火蟲熒光素酶一般是作為主報告基因， 海腎熒光素酶通常作為內(nèi)參報告基因，來標定檢測用報告基因的測量結(jié)果，從而達到有效地減少實驗誤差的目的。