熒光標記所依賴的化合物稱為熒光物質(zhì)。熒光物質(zhì)是指具有共軛雙鍵體系化學(xué)結(jié)構(gòu)的化合物,受到紫外光或藍紫光照射時,可激發(fā)成為激發(fā)態(tài),當從激發(fā)態(tài)恢復(fù)基態(tài)時,發(fā)出熒光。熒光標記技術(shù)指利用熒光物質(zhì)共價結(jié)合或物理吸附在所要研究分子的某個基團上,利用它的熒光特性來提供被研究對象的信息。熒光標記的無放射物污染,操作簡便等優(yōu)點,使得熒光標記物在許多研究領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛。人們利用利用熒光標記的多肽來檢測目標蛋白的活性,并將其發(fā)展的高通量活性篩選方法應(yīng)用于疾病治療靶點蛋白的藥物篩選和藥物開發(fā)(例如,各種激酶、磷酸酶、肽酶等)。專肽生物經(jīng)過長期開發(fā),能夠提供技術(shù)成熟的各種熒光標記多肽。
熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)是一種非輻射能量躍遷,通過分子間的電偶極相互作用,將供體激發(fā)態(tài)能量轉(zhuǎn)移到受體激發(fā)態(tài)的過程。此過程沒有光子的參與,所以是非輻射的。該分析方法具有快速、敏感和簡單等優(yōu)點。
用于FRET試驗的染料是可以相同的。但在大多數(shù)應(yīng)用中其實是使用不同的染料。例如,一個供體基團(EDANS)和接受基因(DABCYL)勻被連接到一HIV蛋白酶的天然底物上,當該底物未被切斷時,DABCYL可淬滅EDANS,從而檢測不到熒光。當該底物被HIV-1蛋白酶切斷后,EDANS不再被DABCYL淬滅,隨即可檢測到EDANS熒光。蛋白酶抑制劑的有效性可憑借EDANS熒光強度的變化進行監(jiān)測。
FRET肽是研究肽酶特異性的便利工具,由于其反應(yīng)過程可被連續(xù)監(jiān)測,為酶活性的檢測提供了一個便捷的方法。供體/受體對的肽鍵水解后產(chǎn)生的熒光可衡量納摩爾級濃度的酶活性。當FRET肽是完整的,表現(xiàn)出的是內(nèi)部的熒光猝滅,但當供體/受體對的任何肽鍵斷裂就會釋放出熒光,此熒光可被連續(xù)檢測,從而可對酶的活性進行定量分析。FRET 肽可作為各類酶研究的合適底物,比如:肽酶、蛋白酶、激酶、磷酸酶的動力特征和功能特征;對新的蛋白水解酶的篩選和檢測;對多肽折疊的構(gòu)象研究等。
1、常用FRET的標準染料組合。
常用FRET的標準染料組合 |
FAM/Lys(Dabcyl) |
FAM/TAMRA |
MCA/Lys(Dnp) |
Abz/Tyr (NO2) |
Abz/Dnp |
Abz/EDDnp |
Dabcyl/Glu(EDANS) |
Dansyl//Glu(EDANS) |
2、FRET共振能量轉(zhuǎn)移引發(fā)熒光猝滅的激發(fā)與發(fā)射波
猝滅劑 | 熒光團 | 激發(fā)波(nm) | 發(fā)射波(nm) |
Dabcyl | Edans | 336 | 490 |
Dansyl | Trp | 336 | 350 |
DNP | Trp | 328 | 350 |
DNP | MCA | 328 | 393 |
DNP | Abz | 328 | 420 |
Tyr (NO2) | Abz | 320 | 420 |
3、常規(guī)RET供體(Donor)-接受(Aceptor)對的福斯特臨界距離(Forster Critical Distance)
供體 | 受體 | 福斯特臨界距離(nm) |
Cy5 | Cy5.5 | >8.0 |
B-Phycoerythrin | Cy5.5 | 7.2 |
FITC | Eosin Thiosemicarbazide | 6.1-6.4 |
Rhodamine 6G | Malachite Green | 6.1-6.4 |
BODIPY FL (1) | BODIPY FL (1) | 5.7 |
GFP | YFP | 5.5-5.7 |
Cy3 | Cy5.5 | 5 |
Fluorescein | Tetramethylrhodamine | 4.9-5.5 |
CF (2) | Texas Red | 5.1 |
CFP | GFP | 4.7-4.9 |
Dansyl | Octadecylrhodamine | 4.3 |
Dansyl | FITC | 3.3-4.1 |
BFP | DsRFP | 3.1-3.3 |
IAEDANS (4) | DDPM (3) | 2.5-2.9 |
Tryptophan | Dansyl | 2.1 |
(1): 4,4-difluoro-4-bora-3a, 4a-diaza-s-indacene | ||
(2): carboxyfluorescein succinimidyl ester | ||
(3): N-(4-dimethylamino-3,5-dinitrophenyl) maleimide | ||
(4): 5-(2-iodoacetylaminoethyl)aminonaphthalene-1-sulfonic acid |