荧光素酶是一类能够催化生物体内产生光子的化学反应的酶。大多数人最熟悉的生物发光生物是萤火虫(Photinus pyralis)，也许并不奇怪，它也是最常用的生物发光报告。这种甲虫能发出黄绿色的光，峰值在560nm处。后不久首件萤火虫荧光素酶的克隆于1985年发表，几项研究利用荧光素酶作为植物和哺乳动物细胞中的基因报告基因。荧光素酶分析已成为基因表达分析的金标准和荧光素酶基因(一种可供选择的方法)现在是报告质粒的一个常见特征。
报告基因分析
报告基因，如荧光素酶，通常作为细胞内转录的指示物，在细胞内检测报告蛋白或其酶活性。启动子或增强子区域对基因表达的影响可以通过特异性检测报告基因来确定，理想情况下本底信号低，灵敏度高，当然是快速、准确和安全的。在荧光素酶分析的情况下，光子发射是测量的催化化学反应需要荧光素，ATP和氧气作为底物。这种生物荧光报告产生光子的速度比基于荧光的方法慢，如激发绿色荧光蛋白因为化学反应的性质与使用高强度激光快速激发GFP相比。由于产生光子的不同机制，化学发光报告者通常比金宝搏app下载，但由于光子测量简单，因此具有低本底水平和提高信号灵敏度的优点- - - - - -不需要它们来引发反应。表1比较了发光和荧光的一些一般优缺点．
表1：发光与荧光的特性
| 发光 | 荧光 | |
| 光子发射源 | 化学反应 | 高能光子 |
| 光子产生动力学 | 更慢的 | 快 |
| 辅因子/底物 | 要求的 | 不是必需的 |
| 信号强度 | 较低的 | 较高的 |
| 体贴 | 较高的 | 较低的 |
| 背景 | 较低的 | 较高的 |
| 翻译修饰 | 不是必需的 | 要求的 |
| 光漂白/光毒性 | 不敏感 | 易受影响 |
| 亚细胞成像 | 改善 | 完善的 |
| 高通量分析 | 改善 | 完善的 |
荧光素酶的生物来源
虽然荧光素酶从萤火虫甲虫(Photinus pyralis)是最常用的生物发光报告，其他荧光素酶已在不同物种中鉴定，具有不同的动力学、底物要求和光子发射波长。Renilla荧光素酶取自海三色堇(动物海肾)在催化与底物coelenterazine的化学反应时发出蓝光，峰值发光波长为480nm，可能是第二常用的荧光素酶。其他已克隆出荧光素酶的生物体包括甲虫(自然物plagiophthalmus)、铁路虫(赫氏Phrixothrix)，以及各种海洋甲壳类动物。许多这些荧光素酶已经被进一步的工程改造，以改善天然酶的性质，综述在表2在下面。
表2:天然荧光素酶的性质
| 生物 | 峰值发射（nm） | 大小（kDa） | 基底 | 辅因子 | 秘密的 |
| 发光虾 （纤细口蘑） |
455 | 19 | 腔菌胺 | 没有一个 | 是的 |
| 发光的日本介形亚纲动物 （Cypridina夜光虫） 海上萤火虫 （hilgendorfii鲤） |
465 | 62 | Cypridina (Vargulin)荧光素 | 没有一个 | 是的 |
| 海三色堇 （动物海肾） |
480 | 36 | 腔菌胺 | 没有一个 | 不 |
| 深海coceopod （主高斯） |
480 | 20. | 腔菌胺 | 没有一个 | 是的 |
| Metridia隆 | 480 | 24 | 腔菌胺 | 没有一个 | 是的 |
| 北美萤火虫 （Photinus pyralis） |
560 | 61 | 荧光素 | 三磷酸腺苷 | 不 |
| 日本的萤火虫 （交叉路/外侧路） 意大利的萤火虫 （意大利绿脓杆菌） 俄罗斯南部萤火虫 （明氏绿脓杆菌） |
562 | 64 | 荧光素 | 三磷酸腺苷 | 不 |
| 牙买加磕头虫 （发火斜视丘脑） |
544 - 593 | 64 | 荧光素 | 三磷酸腺苷 | 不 |
| 铁路蠕虫 （赫氏Phrixothrix） |
630 | 64 | 荧光素 | 三磷酸腺苷 | 不 |
表达荧光素酶质粒的常见用途
荧光素酶报告试验
典型的含荧光素酶质粒最常用于研究调控元件（如启动子、增强子和非翻译区）的作用，或这些调控元件的突变对基因表达的影响。调控元件（野生型或突变型）克隆在质粒中荧光素酶基因的上游，然后将其导入所需基因哺乳类的，植物或细菌细胞。荧光素酶作为报告基因的表达通过其产生光的活性进行测量，通常使用光度计或闪烁计数器，然后可使用活性测量来量化调节元件的影响。根据所使用的特定荧光素酶，必须为该酶提供相容的底物以催化光产生反应。许多荧光素酶分析需要细胞裂解作为破坏细胞膜和传递底物的最有效手段；然而，分泌型荧光素酶或使用替代底物试剂可以测量活细胞的发光。
监测miRNA敲除
荧光素酶的表达可以作为靶序列上miRNA效率的下游测量进行监测克隆到质粒中含有终止密码子的荧光素酶下游，然后将其转染到所需细胞中。含有荧光素酶和相关基因的杂交mRNA转录本允许功能性荧光素酶的翻译，直到miRNA靶向并降解mRNA序列，导致荧光素酶活性降低。该实验方案可以A对miRNA进行筛选以确定其有效性。
分析细胞信号通路
已知的细胞信号通路可以在高通量筛选中研究，使用荧光素酶活性作为信号活性的衡量。多个响应元件克隆到与荧光素酶连接的最小启动子上游的质粒中。该途径的激活将导致荧光素酶的表达，可以设计更复杂的细胞处理来进一步探索该途径。
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