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分子灯塔技术及其在基因检测研究中的应用
分子灯塔(Molecular beacons)是近年兴起的利用核酸杂交技术对核酸分子进行检测的新技术，由纽约市公共健康研究协会的Tyagi等［1］于1996年首先建立。因其在与核酸分子互补结合之后荧光素便能开始发光，故称为“分子灯塔”。它的建立为研究核酸分子的组成、含量及对PCR过程中进行实时监测提供了快速、特异、方便的新方法，在基因检测领域有着广阔的应用前景。现试就其构成、原理、热力学特性、优缺点及在基因检测中的应用作一简要综述。 一、分子灯塔的构成、原理及热力学特性 分子灯塔是具有“发夹”样结构的单链寡核苷酸探针，一般为含20～30个核苷酸的2部分组成：环状部分及茎部。环状部分为单链核酸，与目标链形成特异的互补结合，茎部的2条核苷酸链互补，形成双链分子，大多含有5对碱基。茎部的末端分别与荧光素(5′端)和淬火物质(3′端)结合，淬火物质大多为4-4′二甲氮基苯偶氮苯甲酸，荧光素和淬火物质因研究目的不同可自行设计。茎部的双链互补结构使末端的荧光素和淬火物质紧靠在一起，因荧光素共振能量转移［2］作用而使荧光被吸收，这样荧光素就不能发光。当分子灯塔的环状部分与目标链特异性结合时，所形成的杂交分子比茎部双链结构更稳定，它的刚性使茎部双链分子分离，也就使荧光素和淬火物质相分离，通过自发构型重组作用，在室温下就可使荧光素发光得以恢复，通过荧光仪或合适配置的显微镜可观察到。在分子灯塔与目标链结合的过程中，因环境温度的不同，存在着3种不同的状态：在低温时与目标链结合，即为结合态，当温度升高至42℃时，分子灯塔与目标链的复合物变性，成为“发夹”样结构，导致荧光强度的下降。当温度升高至54℃时，出现茎部结构的变性，分子灯塔成为松散的随机卷曲状态，荧光强度上升。相比之下，如果分子灯塔与目标链有一个核苷酸不能互补，则解链温度要相应地下降约14℃［3］。
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检测亚甲基四氢叶酸还原酶基因C677T突变的分子灯塔技术
目的研究分子灯塔技术检测N5、N10-亚甲基四氢叶酸还原酶(methylenetetrahydrofolate reductase, MTHFR)基因C677T突变的可行性.方法针对野生型和突变型MTHFR基因分别设计分子灯塔(荧光-淬灭修饰探针),检测228例标本N5, N10-亚甲基四氢叶酸还原酶基因C677T突变情况.结果发现MTHFR基因型有3种,即纯合子突变(TT型)、杂合子突变(CT型)和野生型(CC型),其基因型频率分别为18.0%、49.5%和32.5%.每例标本均可明确鉴定其基因型.结论分子灯塔技术是一种能够高度特异性、高通量、高度自动化检测MTHFR基因突变的技术,而且这种技术还可运用于其他基因类似突变的检测,是一种检测已知基因突变的先进技术.
关键词： 分子灯塔 亚甲基四氢叶酸还原酶 C677T突变 突变检测
