基因由两个主要功能元件组成：第一个由编码DNA序列组成，该DNA序列提供有关产生的蛋白质的信息。 第二，连接至调节基因转录的编码区的特定启动子序列。 启动子起着激活或抑制基因表达的作用。
报告基因测定的主要目的是研究目的基因的启动子，即其表达的调节。 这可以通过将目标启动子与易于检测的基因（例如萤火虫荧光素酶的基因）连接来完成，该基因催化产生光的反应。
通常，细胞暴露于不同的因素或条件下，通过测量发光变化可以轻松跟踪其效果。
报告基因的例子
常见的报告基因是β-半乳糖苷酶，β-葡萄糖醛酸苷酶和萤光素酶。 各种检测方法（见下文）用于测量表达的报告基因蛋白。 这些包括发光，光吸收和荧光。
基于发光的分析非常受欢迎，其原因有以下几个：
- 它们的灵敏度比基于光吸收或荧光的方法高10到10,000倍，具体取决于所用的特定分析方法和报告分子。
- 大多数细胞类型不具有内源荧光素酶活性
- 发光测定具有较大的动态范围
- 他们执行起来很快
- 他们的成本相对较低
使用发光仪测量发光报告基因测定。
报告基因的检测方法
报告基因 | 发光 | 荧光 | 光吸收 |
|---|---|---|---|
萤光素酶 | |||
β-半乳糖苷酶（β-Gal） | |||
β-葡萄糖醛酸酶（β-GUS） | |||
分泌型碱性磷酸酶（SEAP） | |||
绿色荧光蛋白（GFP） |
萤火虫荧光素酶
最通用和最常见的报告基因是来自北美萤火虫Photinus pyralis的荧光素酶。 该蛋白质不需要翻译后修饰即可获得酶活性。 即使在高浓度下，它也没有毒性，可以在原核和真核细胞中使用。 萤火虫萤光素酶在ATP，镁和氧的存在下催化萤光素的生物发光氧化。
双报告基因分析
双报告基因（DLR）分析系统包含两种不同的荧光素酶报告酶，它们在每个细胞中同时表达。 萤火虫萤光素酶和海肾萤光素酶可以区分它们各自的生物发光底物，并且不会交叉激活。 萤火虫萤光素酶受感兴趣的启动子控制，海肾萤光素酶受提供稳定表达的启动子控制。 这样，海肾荧光素酶的表达可以用作内部对照，以补偿细胞数量，转染效率和其他错误的任何变化。 尽管这很方便，但必须谨慎行事，以确保所分析的任何条件均不会改变海肾荧光素酶的表达，因为这可能导致错误的结论。
新型萤光素酶
近年来，其他萤光素酶已用于报告基因检测，例如高斯，赛普里迪纳或NanoLuc®萤光素酶。 这些所谓的“新型”荧光素酶的亮度比萤火虫或海肾荧光素酶高1000倍，通常具有其他优势。 例如，改善的稳定性，较小的尺寸和细胞外分泌。
与报告基因有关的应用集
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Dual-Luciferase和NanoLuc是Promega Corp.的注册商标。