1. 什么是荧光素 Coelenterazine？

· 化学性质：Coelenterazine（又称为Renilla 荧光素）是一种 imidazo[1,2-a]pyrazin-3-one 衍生物，通常呈橙黄色结晶状固体，具有约435 nm 的紫外吸收峰。

· 它是一种荧光素（luciferin），在荧光素酶或光蛋白催化的反应中被氧化以发出光（生物发光）。

2. 来源与天然分布

· 最初分别在海笔（Renilla reniformis）和水母（Aequorea victoria）中独立发现，名称源于腔肠动物门（Coelenterata）。

· 有趣的是，水母并不合成该分子，而是通过食物链（如摄食甲壳类动物和桡足类）摄取。

· 天然存在于多种海洋生物中：放射虫、栉水母、刺细胞动物、桡足类、虾、鱿鱼、鱼类，甚至包括某些非发光物种如大西洋鲱鱼。

· 在某些物种（如长尾发光桡足 Metridia longa）中，生物合成起始于酪氨酸和苯丙氨酸，通过环化的 FYY 肽途径形成。

3. 应用领域

· 钙离子检测：通过光蛋白（如 aequorin、obelin）检测钙通量。当 Ca²⁺ 结合时，Coelenterazine 被氧化并发出蓝光（约465 nm），可用于实时监测活细胞内钙浓度变化。

· 荧光素酶报告系统：与 Renilla 荧光素酶（Rluc）、高斯荧光素酶（Gluc）、Metridia 荧光素酶联用，用于报告基因实验、基于 BRET 的蛋白质相互作用研究、高通量筛选（HTS）及类 ELISA 实验。

· 活性氧（ROS）检测：作为化学发光探针，可与超氧阴离子和过氧亚硝酸盐反应，适用于检测氧化应激、肿瘤微环境中的活性氧等。

4. Coelenterazine 的使用方法（实用指南）

· 溶解性与操作建议：水中溶解度差，通常新鲜溶于100%乙醇、DMSO或甲醇中。避免使用仅含缓冲液的体系，以免沉淀——注射沉淀可能对动物有毒。

· 储存：工作液应在使用前现配，因其在溶液中不稳定。分装后于 −20 °C、惰性气体和避光条件下保存。

· 细胞实验：在活细胞中表达apo-aequorin时，应将 Coelenterazine 添加至培养基中，以在细胞内重构出功能性光蛋白。

· 常用浓度：依实验而异，一般为低微摩尔级（如 2–8 µM 用于报告基因或 BRET 实验）。

5. 优势与使用建议

· 高灵敏度与低背景信号：生物发光无需外源激发光，避免自发荧光和光毒性。

· 低泄漏性与良好定位性：与荧光染料不同，aequorin 为大分子蛋白，通常保留于细胞内，避免跨膜泄漏。

· 增强型衍生物：如 Coelenterazine h，其发光强度为天然 CTZ 的10–20倍，适用于检测微小的钙离子变化。

· 局限性：该荧光素在反应中不可逆地被消耗，因此在动态监测或重复测量中需持续添加。对氧气和光敏感，需快速操作并避免空气/光照暴露。

6. 创新应用与前沿探索

· 红移衍生物：开发发射波长更长或半衰期更长的 CTZ 衍生物（如近红外发光体），有望实现更深层次组织成像。

· 多重信号检测：将基于 CTZ 的 BRET 系统与荧光蛋白传感器组合，实现单细胞多重信号成像。

· 实时体内 ROS 成像：利用 CTZ 的化学发光特性，在炎症或癌症动物模型中实现非侵入式实时成像。

· 细胞可穿透的 CTZ 前体：新型“掩蔽”形式的 CTZ，可在细胞内被激活，增强靶向性并降低背景信号。

7. Aladdin Scientific 的 Coelenterazine 产品

· Aladdin（总部位于上海，同时在美国设有 Aladdin Scientific）提供产品编号 C131248 的 Coelenterazine（天然型，纯度 ≥94%），建议在 −20 °C 避光并充氩气储存。

· 产品符合全球科研级试剂标准：常见形式为10 mM DMSO 溶液（产品编号 C580349）或固体粉末，适用于分子生物学和细胞生物学实验。

总结

结语

Coelenterazine 仍是生物发光研究中的金标准试剂，广泛应用于分子生物学、成像、生物传感以及高通量筛选。通过选择合适的衍生物（如 CTZ h）、谨慎操作（如新鲜配制、避光避氧）以及创新的实验设计（如多重 BRET 或 ROS 成像），可在前沿研究中发挥更强大的功能。

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