核酸染料是一种能够与DNA或RNA特异性结合并产生荧光信号的化学试剂,广泛应用于分子生物学实验中,用于核酸的检测、定量及可视化分析。
一、作用机制
- 结合方式
核酸染料通过电荷作用(染料带正电,核酸带负电)、氢键作用(与碱基结合)及疏水作用(与疏水性碱基结合)与核酸结合。
- 荧光信号增强
游离状态下染料荧光微弱,结合核酸后荧光强度显著增强(如SYBR Gold结合后增强超1000倍),从而实现高灵敏度检测。
二、主要种类与特性
- 溴化乙锭(EB)
- 特性:嵌入DNA双链碱基间,紫外激发下发出橘红色荧光,灵敏度高(检测限10ng DNA)。
- 风险:强致癌性,需严格防护。
- SYBR系列染料
- SYBR Green I:结合双链DNA,荧光信号与DNA量正相关,用于qPCR定量。
- SYBR Safe:低毒性,蓝光激发即可观察,避免紫外损伤。
- SYBR Gold:灵敏度是EB的100倍,适用于低浓度核酸检测。
- GelRed/GelGreen系染料
- 特性:替代EB,无需脱色,紫外或可见光成像均可,灵敏度与EB相当。
- Goldview系染料
- 特性:双链DNA显绿色,单链显红色,但荧光易淬灭,不适合胶回收。
- EvaGreen
- 特性:低PCR抑制性,适用于qPCR、熔解曲线分析,稳定性高(95℃加热48小时无分解)。
- LC Green PLUS
- 特性:用于高分辨率熔解曲线分析,特别适合高GC含量DNA。
三、评价标准
- 安全性
优先选择低毒或无毒染料(如SYBR Safe、GelRed),通过Ames测试等评估。
- 灵敏度
SYBR Gold、EvaGreen等灵敏度显著优于EB。
- 稳定性
EvaGreen、LC Green PLUS等在极端条件(高温、酸碱)下稳定性优异。
- 实验影响
染料分子量越大(如SYBR Safe),对电泳迁移率影响越小。
四、应用场景
- 电泳检测:琼脂糖凝胶中DNA/RNA可视化(如EB、达远辰光RedView、GelRed)。
- PCR分析:qPCR定量(SYBR Green I)、熔解曲线分析(EvaGreen)。
- 细胞染色:荧光原位杂交(FISH)中核酸定位。
总结
核酸染料通过结合机制与荧光特性成为分子实验的核心工具,随着安全性与灵敏度的提升(如SYBR Safe、EvaGreen),其应用正从基础研究向临床诊断(如病原体检测)扩展。选择时需综合毒性、灵敏度及实验需求。