16.11: 报告基因

报告基因是一种蛋白编码基因，通常被标记到感兴趣的基因上。 一旦进入靶细胞，报告基因与感兴趣的基因一起表达时，通常会产生视觉上可识别的特征，例如荧光和冷光。 因此，报告基因“报告”生物体中是否存在感兴趣的基因，确定基因表达模式，或追踪细胞中DNA片段或蛋白的物理位置。

常用的报告基因有-GFP（绿色荧光蛋白基因）、lacZ（β-半乳糖苷酶基因）、RFP（红色荧光蛋白基因）和Luc（荧光素酶基因）。 表达 GFP 的细胞在被蓝色至紫外线范围的波长激发时发出绿光，而表达 RFP 的细胞在被 488 nm 或 532 nm 的波长激发时发出红光。 表达 Luc 基因的细胞产生荧光素酶，催化与荧光素的反应以产生光。 lacZ 基因是大肠杆菌中最常用的报告基因。 它产生一种 β-半乳糖苷酶，使细菌在含有 X-gal 底物的培养基中生长时呈现蓝色。

研究启动子活性的报告基因

除了使用报告基因来研究基因表达和定位之外，它们还可以帮助研究启动子的强度。 这是通过将报告基因放置在质粒中启动子的下游，然后将其引入哺乳动物细胞来完成的。 报告基因的表达监测启动子的活性。 如果报告基因表达高，则该启动子被认为是强启动子； 如果报告基因表达低，则其强度较弱。

当报告基因放置在质粒中启动子的下游时，也有助于测量转染效率。 将重组质粒转染哺乳动物细胞，其表达表明细胞转染成功。 重组质粒产生的蛋白量显示了其转染效率。

研究人员使用报告基因来确定目标基因的表达时间和位置。报告基因编码可追踪的蛋白质，例如具有已知酶活性的蛋白质或荧光蛋白质。

基因表达受位于 DNA 中基因编码区上游或下游的顺式调控序列控制。

基因表达的模式和时间可以通过在目标顺式调节序列的控制下创建带有报告基因的重组 DNA 并将其引入细胞或生物体来确定。

该重组基因被引入不同的细胞类型中，目的基因和报告基因都可以表达。

由于目的基因和报告基因具有相同的顺式调节序列，因此它们在同一细胞中同时表达。因此，通过监测报告基因的表达，科学家可以追踪目标基因的表达位置。

众所周知的报告基因之一是编码一种称为绿色荧光蛋白 - 或 GFP 的蛋白质的基因。

GFP 是在水母 Aequorea victoria 中发现的。该蛋白质在紫外线下产生绿色荧光，使研究人员能够追踪其在细胞内的位置。

例如，为了研究秀丽隐杆线虫中 β-tubulin 的表达，β-tubulin 基因的编码序列被 gfp 基因取代。

gfp 基因表达现在受 β-tubulin 基因启动子的控制。

这种重组 DNA 通过显微注射被引入蠕虫中，并且该基因的表达类似于 β-tubulin。

使用荧光显微镜监测 GFP 的位置。由于 GFP 荧光显示在触摸受体神经元中，因此这可能是 β-微管蛋白表达的位点。