细胞凋亡中染色体 DNA 的断裂是个渐进的阶段性过程。染色体 DNA 首先在内源性的核酸水解酶的作用下降解为 50-300 kb 的大片段,然后大约 30%的染色体 DNA 在 Ca 2+和 Mg 2+依赖的核酸内切酶作用下,在核小体单位之间被随机切断,形成 180-200 bp 核小体 DNA 多聚体。因此在细胞凋亡晚期,DNA 会被降解为 180-200 bp 的片段,断裂的基因组 DNA 上暴露出大量的 3′-OH 末端。末端脱氧核糖核苷酸转移酶(Terminal Deoxynucleotidyl Transferase, TdT)是一种不依赖于模板的 DNA 聚合酶,可以催化脱氧核苷酸结合到断裂的 DNA 分子 3′-OH 末端。因此 TUNEL (TdT mediated dUTP Nick End Labeling)细胞凋亡检测试剂盒可以用来检测组织细胞在凋亡晚期过程中细胞核 DNA 的断裂情况。其原理是在 TdT 酶的作用下,在基因组DNA 断裂时暴露出的 3´-OH 末端掺入生物素标记的 dUTP(Biotin-dUTP),随后用辣根过氧化物酶(Horse-radish peroxidase,HRP)标记的链霉亲和素(Streptavidin)(Streptavidin-HRP,SA-HRP),检测被生物素(Biotin)标记的 DNA 末端,最后通过加入 HRP 的底物混合液(DAB)进行显色反应,使得凋亡细胞的细胞核被染成棕黄色,从而可以用普通光学显微镜检测。
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