5-BrdU在細胞DNA標記和增殖研究中的作用機制及應(yīng)用

5-BrdU（5-溴脫氧尿嘧啶核苷，Bromodeoxyuridine，AbMole，M6348）是一種人工合成的核苷類似物，其結(jié)構(gòu)與胸腺嘧啶相似，僅在嘧啶環(huán)的5位碳上由溴原子取代了胸腺嘧啶的甲基基團。這種結(jié)構(gòu)相似性使5-BrdU能夠在細胞周期的S期（DNA合成期）通過競爭性機制替代胸腺嘧啶摻入新合成的DNA鏈中。5-BrdU（BUdR，CAS No.：59-14-3）最廣泛的應(yīng)用是標記處于S期的細胞[1]。對于摻入細胞DNA中的5-BrdU，一般需進行DNA變性處理（通常使用1-2.5 M 的HCl或熱誘導(dǎo)變性）以暴露被雙鏈DNA包裹的BrdU表位，隨后通過特異性抗BrdU單克隆抗體行免疫檢測。與傳統(tǒng)的氚化胸苷摻入法相比，該方法具有無放射性、操作簡便等優(yōu)勢。

在科研應(yīng)用中，BrdU（ 5-溴-2'-脫氧尿苷）也常用于增殖細胞的標記。例如在神經(jīng)科學(xué)研究中，BrdU廣泛用于追蹤新生神經(jīng)元[2]。在腫瘤研究中，BrdU結(jié)合ELISA或熒光檢測可用于評估化合物的抗增殖效果，如BrdU可用于人肺腺癌細胞A549、大鼠膠質(zhì)瘤細胞C6等細胞模型的化合物篩選[3]。此外，BrdU與CCK-8法聯(lián)用后可同步分析細胞活力和增殖情況[4]。在動物體內(nèi)研究中，5-BrdU（BRDU）可用于研究小腦發(fā)育過程中的神經(jīng)發(fā)生：實驗顯示新生大鼠連續(xù)3天注射15 mg/100 g的5-BrdU可顯著抑制外顆粒層干細胞得增殖并導(dǎo)致成年后小腦體積縮小69%[5]。5-BrdU還被用于干細胞命運追蹤和細胞譜系分析：10 μM 5-BrdU孵育48小時可實現(xiàn)大鼠骨髓間質(zhì)干細胞（BMSCs）90%以上的標記效率，且標記后的細胞在體內(nèi)移植后仍可追蹤長達21天，這有助于研究BMSCs在體內(nèi)的增殖與分化情況[6]。AbMole為全球科研客戶提供高純度、高生物活性的抑制劑、細胞因子、人源單抗、天然產(chǎn)物、熒光染料、多肽、靶點蛋白、化合物庫、抗生素等科研試劑，全球大量文獻專利引用。
 
范例詳解
Nucleic Acids Res. 2024 Jul 22;52(13):7401-7413.
上海交通大學(xué)的科研團隊在上述論文中使用了5-BrdU（5-溴脫氧尿嘧啶核苷，Bromodeoxyuridine，AbMole，M6348）作為DNA合成標記物，用于檢測姐妹染色單體交換（SCE）事件，以評估細胞中的同源重組活性。實驗人員發(fā)現(xiàn)了YY1（Yin-Yang 1）蛋白通過結(jié)合基因組中的G-四鏈體（G4）結(jié)構(gòu)調(diào)控同源重組（HR）的分子機制：YY1優(yōu)先結(jié)合G4結(jié)構(gòu)，通過限制RAD51重組酶的染色質(zhì)定位，抑制BLM（Bloom綜合征蛋白）缺失細胞中的姐妹染色單體交換（SCE），從而保護關(guān)鍵基因組區(qū)域免受過度HR導(dǎo)致的基因組不穩(wěn)定性。在姐妹染色單體交換實驗（SCE assay） 中，HEK293T細胞經(jīng)shRNA敲低BLM和/或YY1后，在含5-BrdU的培養(yǎng)基中培養(yǎng)約兩個細胞周期（40小時），使BrdU摻入新合成的DNA鏈中，以實現(xiàn)對兩條姐妹染色單體的差異化標記。再通過吖啶橙（Acridine Orange）這種對DNA構(gòu)象非常敏感的染料將上述差異可視化，從而在染色體形態(tài)學(xué)水平直接觀察并計數(shù)姐妹染色單體交換事件。結(jié)果顯示，BLM的敲低顯著增加了SCE頻率，而YY1過表達可逆轉(zhuǎn)這一效應(yīng)。2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國家心血管研究中心和美國哥倫比亞大學(xué)用于動物體內(nèi)實驗，相關(guān)科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。
   
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*本文所述產(chǎn)品僅供科研使用 
 
參考文獻及鳴謝
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