【4.1】荧光蛋白的历史

发光分子是非常有用的工具,因为我们可以轻松检测和测量它们发出的光。蛋白质发出光包括化学发光蛋白质,象萤光素酶,以及荧光的,如绿色荧光蛋白(GFP)。这些分子自然存在于生物发光生物体中,但它们的真正力量在于科学家们巧妙地将它们用于实验室。

GFP的发现

像GFP这样的荧光蛋白如何被用作研究工具的故事特别有趣。尽管人类已经了解生物发光生物及其特征性辐射已有一段时间了——有记录描述它们可以追溯到公元一世纪——但直到很久以后,在 1960 年代,才有人第一次真正研究导致这种发光现象的原因, Osamu Shimomura 以分子细节研究了在水晶水母Aequorea victoria(图 1)中观察到的生物发光特性。

在A. victoria的“伞”下面有一个发出微弱绿光的环。为了研究这种绿色的微光,下村在华盛顿州海岸附近的太平洋普吉特海湾收集了许多水母标本。使用这些样本,他能够从水母的光器官中分离出两种蛋白质;第一种,他称之为水母发光蛋白,当它与钙离子结合时会发出微弱的蓝光,而第二种,我们现在称之为 GFP,吸收蓝光并发出绿色光。

1980 年代后期,另一位研究员 Douglas Prasher 想到这种新的绿色发光蛋白可用于测量基因转录,以及跟踪蛋白质定位。事实证明,他是对的!他开始研究负责编码 GFP的A. victoria基因,并于 1992 年报告了它的序列。不久之后,在 1994 年,Prasher 的合作者Martin Chalfie 首次在外源生物(大肠杆菌和后来的秀丽隐杆线虫)中表达了 GFP 。

在查尔菲的工作之后,科学家们才真正开始注意到 GFP,并开始意识到它作为研究工具的潜力。很快,学习它的人数就增加了。特别是,加州大学圣地亚哥分校生物化学家Roger Tsien实验室的研究导致了我们目前对 GFP 功能的大部分机制理解。他的实验室描述了蛋白质的结构,还发现了许多改变和改善其功能并改变其发射光谱的突变。

具有新颜色的新型荧光蛋白

大约在同一时间,研究员 Sergey Lukyanov 意识到,虽然它们不发光,但某些类型的珊瑚和海葵颜色鲜艳。他假设类似 GFP 的蛋白质可能是负责任的,并开始研究这些海洋生物以寻找罪魁祸首。他甚至从他居住的莫斯科当地宠物店水族馆获得了某些样品!他的预感得到了回报,他能够报告新的荧光团,如来自Discosoma sp 的DsRed。和来自Entacmaea quadricolor 的Katushka/mKate. 有了他的发现,荧光蛋白难题的另一部分就解决了,因为它们与 Tsien 实验室的研究提供的见解一起涵盖了 GFP 及其衍生物以前未达到的一部分色谱。

荧光蛋白诺贝尔奖

2008 年,Shimomura、Chalfie 和 Tsien 因在 GFP 上的工作获得了诺贝尔化学奖,因此荧光蛋白的重要性得到了认可。这一巨大的荣誉凸显了像 GFP 这样的荧光蛋白的真正用途。在本汇编中,我们将仔细研究它们的使用方式,了解一些利用它们的新技术,并提供一些关于决定哪种技术适合您的技巧,因此如果您有兴趣了解更多关于荧光蛋白,我邀请您下载我们的荧光蛋白电子书并了解更多信息!

参考资料

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