Dual-LUC
双荧光素酶报告基因实验(Dual-Luciferase Reporter Assay, Dual-LUC)是基于荧光素酶催化底物发光原理,用于研究基因表达调控(如启动子活性、转录因子结合、信号通路调控)的分子生物学技术。该技术通过同时引入两种荧光素酶(报告荧光素酶与内参荧光素酶),克服了传统单荧光素酶实验中样本差异、转染效率不均等干扰因素,实现对靶基因表达的精准定量。其核心优势在于特异性强、灵敏度高、结果重复性好,可动态反映基因调控的实时变化,广泛应用于启动子活性分析、转录因子 - DNA 结合验证、miRNA 靶向调控验证、信号通路活性检测等领域。相较于凝胶迁移实验(EMSA)、酵母单杂(Y1H)等技术,Dual-LUC 能在活细胞内模拟生理条件下的基因调控过程,更贴近生物体内真实情况,是基因调控机制研究中不可或缺的核心工具。

原理介绍
双荧光素酶实验的核心是萤火虫荧光素酶(Firefly luciferase, FLuc)和海肾荧光素酶(Renilla luciferase, RLuc)两种不同来源的荧光素酶。通过同时检测两种不同的荧光素酶的活性,以便对基因表达、转录调控或信号通路进行更为详细和准确的分析。关键步骤:构建重组载体:将靶基因启动子片段或调控序列克隆至报告荧光素酶载体(如萤火虫荧光素酶载体 pGL4.10),形成 “启动子 - 报告酶” 融合载体;内参荧光素酶载体(如海肾荧光素酶载体 pRL-TK)作为对照,其表达不受靶基因调控;共转染细胞:将报告载体与内参载体按一定比例共转染至目标细胞,同时设置空白对照(仅转染空载体)和阴性对照(转染突变型启动子载体);荧光信号检测:转染后培养一段时间,裂解细胞并加入两种荧光素酶的特异性底物,萤火虫荧光素酶(Firefly Luciferase)催化 D - 荧光素产生黄绿光(波长~560nm),海肾荧光素酶(Renilla Luciferase)催化腔肠素产生蓝光(波长~480nm);结果校准与分析:以海肾荧光素酶的荧光强度(Rluc)为内参,校准萤火虫荧光素酶的荧光强度(Fluc),通过计算 Fluc/Rluc 比值,消除转染效率、细胞活性等差异带来的影响,精准反映靶基因的表达调控水平。
文献案例
《Journal of Neuroinflammation》上题为“Exosomal miR-409-3p secreted from activated mast cells promotes microglial migration, activation and neuroinflammation by targeting Nr4a2 to activate the NF-κB pathway”的研究,利用双荧光素酶报告实验,清晰地证实了外泌体miR-409-3p在神经炎症中的关键作用。前期研究提示,肥大细胞来源的外泌体miR-409-3p可能靶向抑制Nr4a2基因。为验证这一直接调控关系,研究人员首先通过生物信息学预测了Nr4a2基因3‘UTR上的潜在结合位点。随后,他们构建了两种关键的报告质粒:一种是将含有该预测位点的野生型3‘UTR序列插入荧光素酶报告基因下游(WT型);另一种是对该结合位点进行种子区突变(MUT型)。在实验中,研究人员将这两种报告质粒分别与miR-409-3p模拟物(实验组) 或阴性对照miRNA,以及海肾荧光素酶内参质粒共同转染至细胞。双荧光素酶检测结果清晰显示:与对照组相比,miR-409-3p模拟物能显著抑制WT型报告质粒的荧光素酶活性,但对MUT型报告质粒的活性无影响。这一结果为“Nr4a2是miR-409-3p的直接靶基因”提供了最确凿的证据。

送样标准
浓度≥500ng/μL,体积≥50μL,-20℃保存,冰袋运输;需附带测序报告及载体图谱
细胞系需提供活力>90% 的冻存细胞,干冰运输;原生质体需新鲜制备,冰袋运输,24h 内送达;需注明细胞类型及培养条件
提供 PCR 扩增后的纯化片段(浓度≥200ng/μL,体积≥30μL)或基因序列(FASTA 格式),-20℃保存,冰袋运输
>1g / 份,液氮速冻后 - 80℃保存,干冰运输;需明确组织类型(如叶片、愈伤组织)
交付内容
转染与检测原始数据
各实验组与对照组的Fluc 值、Rluc 值、Fluc/Rluc 比值数据表,荧光信号检测原始图谱;
定量分析报告
统计分析结果(如 t-test 或 ANOVA)、差异显著性标注、相对活性柱状图,明确基因调控作用结论;
技术支持文档
提供实验优化建议(如转染条件优化、载体比例调整)、常见问题排查指南,以及后续验证实验(如 EMSA、ChIP)的设计建议。
常见问题
①转录因子或启动子载体构建错误,重新测序验证载体序列,确保启动子片段插入方向正确、转录因子基因编码区完整;②转染载体比例失衡,调整报告载体、内参载体、转录因子载体的比例(通常为 10:1:5),避免内参信号过强或转录因子表达不足;③细胞类型不适合,更换与靶基因天然表达相关的细胞系或原生质体,模拟生理调控环境;④调控作用依赖特定信号诱导,加入对应的信号分子(如激素、胁迫处理)后再进行检测。
①内参载体转染量不足,适当增加 pRL-TK 载体在转染体系中的比例;②内参载体表达效率低,更换启动子更强的内参载体(如 pRL-CMV);③细胞裂解不充分,内参酶未完全释放,优化裂解条件(如延长裂解时间、增加裂解液体积);④荧光底物失效,更换新鲜配制的海肾荧光素酶底物,避免底物降解。
①底物配制后未及时使用,荧光素酶底物需现配现用,避免长时间暴露在室温或光照下;②裂解液中存在抑制剂,确保裂解液无 RNase、蛋白酶污染,或在裂解液中加入酶保护剂;③检测操作速度过慢,优化实验流程,确保裂解后 30min 内完成荧光检测;④使用具有信号稳定功能的双荧光素酶检测仪,延长信号采集时间窗口。
