新型核酸分子荧光探针
——分子信标的研究进展

余丽丽，姚 琳，杨黎燕，李仲谨

(1.西安医学院药学院，陕西 西安 710021；2.陕西科技大学化学与化工学院，陕西 西安 710021)

1952年Chargaff发现了碱基互补配对原理，1953年Watson和Crick在此基础上提出了DNA双螺旋模型，这两大发现既是生物分子识别史上最重大的发现，又是核酸分子荧光探针分子信标(Molecular beacon，MB)的理论基础。许多分子生物学和核酸化学合成的研究突破都得益于MB的发展，从20世纪60年代初至今，MB已被广泛地应用于生物、药物、化学等多个领域[1～3]。近年来，MB特别是基于DNA结构的MB，已成为一种重要工具，用于核酸的复制、重组、翻译和表达的研究。为了满足后基因组时代的发展需求，人们通过各种分子工程策略，发展了许多敏锐性更高、选择性更优的MB。

作者在此对MB的结构、设计原理、热力学研究、选择性与动力学研究进行了综述，并对非典型MB(LNA-MB、SQ-MB)进行了介绍。

1 MB的结构

1996年，Tyagi和Kramer首次共同提出了MB的概念。MB是一种单链寡核苷酸探针，具有独特的茎环状(也称发夹型)结构，其结构一般包括4个部分：(1)环状区(Loop)：一段长度为15～30个碱基的目标识别区域，可与待测核酸序列互补配对，达到识别的目的；(2)茎干区(Stem)：两段长度为5～8个碱基的互补序列；(3)荧光基团：一般连接在MB的5′-端，常见的荧光基团是荧光素(Fluoresein)；(4)猝灭基团：连接在MB的3′-端，常见的猝灭基团有Dabcyl、BHQ-1和BHQ-2(图1)，基于以上猝灭基团的猝灭效率在85％～97％之间。

图1 常见的荧光猝灭基团

2 MB的设计原理

在没有检测序列时，MB构成一个茎-环结构(Stem-Loop)，荧光基团和猝灭基团彼此紧邻，荧光基团将外界给予的大部分能量传递给猝灭基团，猝灭基团吸收能量后以热的形式散发；……