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细胞在发生凋亡时,会激活一些DNA内切酶,这些内切酶会切断核小体间的基因组DNA,造成细胞染色体 DNA的降解。这种降解非常特异并有规律,所产生不同长度的DNA片段约为180bp-200bp的整数倍,表现为琼脂糖凝胶电泳中呈现特异的梯状Ladder图谱。细胞凋亡时抽提DNA进行电泳检测,可以发现180-200bp的DNA ladder。基因组DNA断裂时,暴露的3'-OH可以在末端脱氧核苷酸转移酶(Terminal Deoxynucleotidyl Transferase,TdT)的催化下加上绿色荧光探针(SF488)标记的dUTP(fluorescein-dUTP),这就是TUNEL(TdT-mediated dUTP Nick-End Labeling)法检测细胞凋亡的原理。488-dUTP 标记的DNA可以用荧光显微镜直接观察或者用流式细胞仪定量。TUNEL法可以选择性的检测凋亡细胞,而非坏死细胞或因辐照和药物治疗而造成DNA链断裂的细胞。TUNEL实验中,TdT酶催化dUTP掺入断裂的DNA链的3´-OH末端。抗原标记dUTP(如digoxin-dUTP、生物素-dUTP),因为它可以直接进行原位检测,是一种更快速、直接的检测手段。
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