分子信标技术及其应用研究进展

Tyagi和Krammer于1996年设计了一种可以特异性识别核酸序列的新型荧光探针,这种荧光探针通过与核酸靶分子进行杂交后发生构象的变化而发出荧光,他们将其命名为分子信标(Molecular Beacon)。

分子信标具有背景信号低,灵敏度高、特异识别性强、操作简单，不必与未反应的探针分离即可实时检测，可用于活体分析等优点。
在生物化学分析，生物医学研究和临床诊断中有着广泛的应用价值。

分子信标的结构

（1）环状区（长度15～30个碱基的序列，可以与靶序列特异性结合）

（2）信标茎杆区（长度为5～8个碱基的互补序列，使得形成发夹结构，与靶序列无关）

（3）荧光基团和猝灭基团（通过共价键连接在茎杆区的末端，荧光基团联接在信标分子的5’-端，猝灭基团联接在3’-端）

分子信标作用原理

无靶标存在下，茎环结构使得荧光基团和猝灭基团相互靠近，发生荧光共振能量（FRET）转移，荧光猝灭，荧光背景极低。
加入靶序列后，分子信标与完全互补靶序列形成刚性并且更加稳定的双链杂交体，使得荧光基团和猝灭基团距离增大，阻止了FRET的发生，荧光恢复。

分子信标的设计

序列长度（环状序列比茎杆序列长两倍以上，茎杆序列不能过长或过短）

茎杆序列中G和C的含量不能太高

5’-端的第一个碱基最好不要选择G

由于被测对象DNA或RNA是大分子，存在扭曲现象，因此要选择被测对象的外围碱基序列，即容易接近的那段序列来设计信标。