レポーター遺伝子とは

レポーター遺伝子は、遺伝子発現の研究において不可欠なツールとなっています。これらは、生物医学や製薬研究の分野をはじめ、分子生物学および生化学の研究において広く利用されています。

遺伝子は、主に2つの機能的要素から構成されています。第一は、産生されるタンパク質に関する情報を提供する、いわゆるコード領域DNA配列です。第二は、コード領域に連結した特定のプロモーター配列であり、遺伝子の転写を制御します。プロモーターは、必要に応じて遺伝子発現を活性化または抑制する役割を担っています。
レポータージーンアッセイの主な目的は、対象遺伝子のプロモーター、すなわち遺伝子発現の制御機構を解析することです。これは、対象とするプロモーターを、検出が容易な遺伝子（例：発光反応を触媒するホタル・ルシフェラーゼ遺伝子）と連結することで実現されます。
通常、細胞はさまざまな因子や条件に曝露され、あるいはレポーター配列に変更が加えられ、その結果として生じる影響を発光量の変化を測定することで容易に追跡することができます。

レポーター遺伝子の例

レポーター遺伝子とその検出方法

ホタル・ルシフェラーゼ
最も汎用性が高く、かつ最も一般的に用いられているレポーター遺伝子は、北米産ホタル Photinus pyralis 由来のルシフェラーゼです。このタンパク質は、翻訳後修飾を必要とせずに酵素活性を示すという特徴があります。さらに、高濃度であっても生体内で毒性を示さず、原核細胞および真核細胞の両方で使用することが可能です。
ホタル・ルシフェラーゼは、ATP、マグネシウム、および酸素の存在下でルシフェリンの生物発光酸化反応を触媒します。

デュアル・ルシフェラーゼ^® レポーター遺伝子アッセイ
デュアル・ルシフェラーゼ^® レポーター（DLR）アッセイシステムには、2種類の異なるルシフェラーゼ・レポーター酵素が含まれており、各細胞内で同時に発現します。ホタル・ルシフェラーゼとレニラ（ウミシイタケ）ルシフェラーゼは、それぞれ異なる生物発光基質を識別し、相互に交差活性化を起こすことはありません。
ホタル・ルシフェラーゼは目的とするプロモーターの制御下に置かれ、一方、レニラ・ルシフェラーゼは安定した発現を示すプロモーターによって制御されます。これにより、レニラ・ルシフェラーゼの発現量を内部対照として用い、細胞数、トランスフェクション効率、その他の誤差要因を補正することが可能となります。
この方法は非常に便利である一方、評価する条件のいずれかがレニラ・ルシフェラーゼの発現に影響を与えていないことを確認する必要があります。これを怠ると、誤った結論につながる可能性があります。

新規ルシフェラーゼ
近年、Gaussia（ガウシア）ルシフェラーゼ、Cypridina（ウミホタル）ルシフェラーゼ、NanoLuc^® ルシフェラーゼなど、従来とは異なるルシフェラーゼがレポータージーンアッセイに利用されるようになっています。これらのいわゆる新規ルシフェラーゼは、ホタル・ルシフェラーゼやレニラ・ルシフェラーゼと比較して最大1,000倍明るいという特長を持ち、さらに通常、高い安定性、小型サイズ、細胞外分泌が可能といった、その他の利点も備えています。

推奨製品

試薬：高感度なATP発光測定用試薬 (各社製品)
装置：プレートリーダー、チューブルミノメーター (Berthold Technologies製)

この実験系には下記の装置が最適です！