Coelenterazine 400a：用于高级生物发光检测的高分辨率底物

摘要

Coelenterazine 400a 是一种经过化学修饰的天然 coelenterazine 类似物，设计用于在更短波长（约395–400 nm）发射光，以满足高灵敏度生物发光应用的需求。本文探讨了其结构特征、来源、在BRET² 和钙离子检测中的特定用途、操作指南，并与其天然对应物进行比较。此外，还提供了其实际应用和新兴方向的见解。

1. 引言

生物发光检测已成为分子生物学、药物发现和实时成像中不可或缺的工具。这些系统的核心是荧光素（luciferin）——在荧光素酶（luciferase）催化下发光的分子。Coelenterazine 是使用最广泛的荧光素之一，尤其常与Renilla荧光素酶（Rluc）和aequorin一起使用。

为了提高检测分辨率和特异性，研究人员开发了如 Coelenterazine 400a（CTZ 400a）等合成类似物。CTZ 400a 具有蓝移发光特性和优化的光谱特性，在 BRET² 检测和钙成像中可显著增强信噪比。本文全面介绍了 Coelenterazine 400a，包括其化学特性、应用、制备方法和对研究人员的优势。

2. 化学特性与来源

· 化学名称：Coelenterazine 400a（又名 DeepBlueC™，双脱氧-coelenterazine）

· CAS号：70217-82-2

· 分子式：C₂₆H₂₁N₃O

· 分子量：391.5 g/mol

Coelenterazine 400a 是天然 coelenterazine 的合成衍生物，而天然 coelenterazine 来源于水母、海笔和桡足类等海洋生物。与天然形式不同，CTZ 400a 缺少 imidazopyrazinone 核上的两个氧原子，因此在约395–400 nm 处表现出更锐利的发射峰。

3. 应用

BRET² 检测

CTZ 400a 专为 BRET²（生物发光共振能量转移第二型）检测而设计。当与 Renilla 荧光素酶（供体）和 GFP2 或 GFP10（受体）搭配时，其短波长发射可显著减少光谱重叠，从而实现比传统使用天然 coelenterazine 的 BRET¹ 系统更高的分辨率和动态范围。

钙成像

CTZ 400a 与如 aequorin 等光蛋白重组后，能通过生物发光检测细胞内 Ca²⁺ 浓度变化，具备出色的时间分辨率。这使其非常适合神经生物学和细胞信号研究。

活性氧（ROS）检测

在超氧阴离子和过氧亚硝酸盐等活性氧存在下，CTZ 400a 可发生化学发光氧化反应。这使其可用于实时监测活细胞或组织样本中的氧化应激。

报告基因检测

与 Renilla 荧光素酶一起使用时，CTZ 400a 可用于活细胞转录活性研究、蛋白–蛋白相互作用筛选以及 GPCR 信号通路检测。

4. 比较：Coelenterazine 与 Coelenterazine 400a

CTZ 400a 并非广谱荧光素，如天然 coelenterazine 般适用于多种体系，但在需要高分辨率发光的应用中，其灵敏度无可比拟。

5. 制备与操作指南

溶解

· 溶解于甲醇或乙醇中（不可用 DMSO）。

· 可使用如 NanoFuel-400a 等专用溶剂以提高溶解度（最高达2.5 mg/mL）。

储备液制备

· 在惰性气体（氩气或氮气）环境下制备1 mg/mL 储备液。

· 冻干粉应在–20 °C避光保存。

工作浓度

· 常用浓度：10–100 µM，溶于PBS或HEPES缓冲液中。

· 使用前平衡 20–30 分钟。

· 稀释后3–4小时内使用；避免冻融循环。

稳定性提示

· 保持溶液酸性（pH < 7）以减缓氧化。

· 使用氮气脱气或在氮气环境中操作。

· 避免暴露于空气、光线或金属离子中。

6. Coelenterazine 400a 的优势

· 短波长发射可实现更清晰的光谱分离。

· 在 BRET² 检测中具有高动态范围，提高定量能力。

· 专一性强，仅与 Rluc 配对，降低其他荧光素酶的背景干扰。

· 可用于多通道 BRET 设计。

· 兼容活细胞和高通量检测格式。

7. 创新应用与未来方向

· 工程化荧光素酶：可与优化型 Rluc 变体（如 Rluc8、Rluc3）结合使用以增强信号强度。

· 多重检测体系：可与其他底物（如 furimazine）组合，用于双荧光素酶系统。

· 体内光学窗口：短波长发光有望用于光纤成像或浅层荧光平台，实现组织层研究。

· 机器学习集成：基于 CTZ 400a 的 BRET 数据可用于 AI 驱动的高通量药物筛选中的相互作用预测。

8. Aladdin Scientific 提供的 Coelenterazine 400a

Aladdin Scientific 提供高纯度（≥95%）的 Coelenterazine 400a（产品编号：C332017）：

Aladdin 产品优势

· 本地供应，缩短中国及亚洲地区交付周期。

· 多种规格选择，采购更灵活。

· 提供完整资料：COA、MSDS 和技术支持。

· 严格质量控制，符合 Aladdin 稳定的制造标准。

9. 结论

Coelenterazine 400a 是在需要光谱清晰、高灵敏度和高稳定性的生物发光检测中表现优异的底物。它在 BRET²、钙成像和活性氧检测中尤为重要，其简化的化学结构带来了更高的实验控制性和重复性。

通过合理的操作方法和溶剂选择，CTZ 400a 可稳妥地应用于基础研究和高通量筛选流程中。来自 Aladdin Scientific 的产品提升了其在亚洲实验室中的可获得性和易用性。

对于追求高分辨率、低背景噪声和高度灵活性的生物检测研究者而言，Coelenterazine 400a 是生物发光工具箱中的关键成员。

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