1962年,下村修和約翰森從維多利亞多管水母(Aequorea victoria)中分離生物發(fā)光蛋白-水母素(aequorin)時(shí),意外地得到了一個(gè)副產(chǎn)物。它在陽(yáng)光下呈綠色、鎢絲下呈黃色、紫外光下發(fā)強(qiáng)烈綠色。其后他們仔細(xì)研究了其發(fā)光特性。1974年,他們得到了這個(gè)蛋白,當(dāng)時(shí)稱綠色蛋白、以后稱綠色熒光蛋白(GFP)。GFP在水母中之所以能發(fā)光,是因?yàn)樗杆睾虶FP之間發(fā)生了能量轉(zhuǎn)移。水母素在鈣刺激下發(fā)光,其能量可轉(zhuǎn)移到GFP,刺激GFP發(fā)光。這是物理化學(xué)中已知的熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)在生物中的發(fā)現(xiàn)。
熒光蛋白廣泛應(yīng)用于生物學(xué)研究。通過常規(guī)的基因操縱手段,將熒光蛋白用來標(biāo)記其他目標(biāo)蛋白,這樣可以觀察、跟蹤目標(biāo)蛋白的時(shí)間、空間變化,提供了以前不能達(dá)到的時(shí)間和空間分辨率,而且可以在活細(xì)胞、活體動(dòng)物中觀察到一些分子。熒光蛋白技術(shù)也使得人們可以研究某些分子的活性,而不僅僅是其存在與否。
GFP熒光極其穩(wěn)定,在激發(fā)光照射下,GFP抗光漂白(Photobleaching)能力比熒光素(fluorescein)強(qiáng),特別在450~490nm藍(lán)光波長(zhǎng)下更穩(wěn)定。
GFP需要在氧化狀態(tài)下產(chǎn)生熒光,強(qiáng)還原劑能使GFP轉(zhuǎn)變?yōu)榉菬晒庑问剑坏┲匦卤┞对诳諝饣蜓鯕庵?,GFP熒光便立即得到恢復(fù)。而一些弱還原劑并不影響GFP熒光。中度氧化劑對(duì)GFP熒光影響也不大,如生物材料的固定、脫水劑戊二酸或甲醛等。
GFP融合蛋白的熒光靈敏度遠(yuǎn)比熒光素標(biāo)記的熒光抗體高,抗光漂白能力強(qiáng),因此更適用于定量測(cè)定與分析。但因?yàn)镚FP不是酶,熒光信號(hào)沒有酶學(xué)放大效果,因此GFP靈敏度可能低于某些酶類報(bào)告蛋白。
由于GFP熒光是生物細(xì)胞的自主功能,熒光的產(chǎn)生不需要任何外源反應(yīng)底物,因此GFP作為一種廣泛應(yīng)用的活體報(bào)告蛋白,其作用是任何其它酶類報(bào)告蛋白無(wú)法比的。
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