腔肠素

原理

腔肠素（Coelenterazine）是自然界中资源最丰富的天然荧光素，是绝大多数海洋发光生物（超过75%）的光能贮存分子。腔肠素可作为许多荧光素酶的底物，如海肾荧光素酶（Rluc），Gaussia分泌型荧光素酶（Gluc），以及包括水母发光蛋白（aequorin）和薮枝螅发光蛋白（Obelia）在内的光蛋白（Photoproteins）。与甲虫（或萤火虫）荧光素/荧光素酶系统不同，腔肠素/荧光素酶系统不需要三磷酸腺苷（ATP），更便于体内生物荧光的研究。因此，腔肠素常用作基于荧光分析的报告基因检测以及活体动物检测的发光底物。

目前商业化的腔肠素应用最普遍的是天然腔肠素（Coelenterazine native），另外还有很多腔肠素衍生物如Coelenterazine h、Coelenterazine 400a、Coelenterazine cp、Coelenterazine f、Coelenterazine hcp、Coelenterazine n等被一一合成。理论上这些腔肠素可用于相同的实验，但是由于其发光波长，细胞膜渗透性，光量子效率上的差异，使得其在相同应用上表现出不同的实验效果。

分类

Coelenterazine Native天然腔肠素，也叫腔肠素游离酸，是海肾荧光素酶（Rluc）和Gaussia荧光素酶（Gluc）等多种荧光素酶的作用底物，也是水母发光蛋白的辅助因子，应用非常广泛，可用于检测活细胞中钙离子浓度、基因报告分析、BRET（生物发光共振能量转移）研究、ELISA、HTS以及组织或细胞中ROS水平的化学发光检测等。

Coelenterazine 400a腔肠素400a，也称为DeepBlue C^TM，天然腔肠素的衍生物之一，是海肾荧光素酶（Rluc）的良好底物，但是不能被Gaussia分泌型荧光素酶（Gluc）氧化。是BRET（生物发光共振能量转移）研究的首选腔肠素类底物，因其最大发射波长在400nm左右，对GFP受体蛋白的信号干扰最小。

Coelenterazine h腔肠素h，是海肾荧光素酶（Rluc）和Gaussia荧光素酶（Gluc）等多种荧光素酶的作用底物，其发光强度比天然腔肠素高10倍以上，适用于报告基因分析。也是水母发光蛋白的辅助因子，可用于检测活细胞中钙离子浓度。

Coelenterazine f 腔肠素f，以粉末形式供应，与天然腔肠素结构上的唯一差别在于将其R-1位酚基上的羟基替换成氟（F），是水母发光蛋白（aequorin）的首选底物。当腔肠素f和水母蛋白（Apoaequorin）一起被部分氧化得以活化，生成腔肠素的亚稳态复合物（aequorin）。与天然腔肠素-水母蛋白（Apoaequorin）复合物产生的光子总数相比，此复合物仅产生80%的光子能。其优点在于：仅需非常少的时间来生成aequorin复合物（通常来说此步反应很慢，比如60 min内仅有40%的天然腔肠素完成反应）。另外，当其与Ca²⁺接触，即可快速且高产量的发光，产能强度是天然腔肠素的20倍。具有最好的细胞渗透性。当需要极高的Ca²⁺检测灵敏度来研究水母蛋白再生实验，推荐使用本底物。

Coelenterazine cp 腔肠素cp，是天然腔肠素的衍生物之一。其与水母蛋白（Apoaequorin protein）形成的光蛋白复合物的发光强度是天然腔肠素的15倍，且具有更快的Ca²⁺反应速率。腔肠素cp可用于 G-蛋白偶联受体(GPCRs)药物的高通量筛选研究。

Coelenterazine hcp 腔肠素hcp，是天然腔肠素的衍生物之一。腔肠素hcp-水母发光蛋白复合物的荧光强度比天然腔肠素复合物高190倍，且量子产量高和Ca²⁺反应速度快。非常适合用于钙离子水平的检测。

Coelenterazine n腔肠素n，所有的腔肠素衍生物中荧光强度是最弱的，且对Ca²⁺反应速率也明显低于天然腔肠素。非常有用的Ca²⁺低灵敏检测底物。

Coelenterazine e腔肠素e，一种天然腔肠素衍生物，结构上比天然腔肠素多了一个乙基。作为海肾荧光素酶的底物，其荧光强度是天然腔肠素的137%。腔肠素e具有最高的体外水母发光蛋白反应性，且具有双发射峰（405& 465），从而可在pCa 5-7范围内通过双波长的比例测定Ca²⁺浓度，由于该法不依赖于腔肠素浓度，因此提高了检测精确性。但对于细胞内相关实验则无此优势，因为该衍生物的细胞通透性较差。

Coelenterazine 2-methyl 二甲基腔肠素，具有无毒、细胞膜通透性等特性，是一种细胞强抗氧化剂，可高效作用于细胞内的活性氧，如单态氧和超氧阴离子。由于氧化应激是细胞凋亡过程的中介环节，因此，二甲基腔肠素可能作为一种研究细胞凋亡的重要工具。另，二甲基腔肠素还可通过化学发光法来检测超氧阴离子和过氧亚**阴离子水平。

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