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綠色螢光蛋白(green fluorescent protein),簡稱GFP,這種蛋白質最早是由下村脩等人在1962年在一種學名Aequorea victoria的水母中發現。其基因所產生的蛋白質,在藍色波長範圍的光線激發下,會發出綠色螢光。這個發光的過程中還需要冷光蛋白質Aequorin的幫助,且這個冷光蛋白質與鈣離子(Ca+2)可產生交互作用。
由水母Aequorea victoria中發現的野生型綠色螢光蛋白,395nm和475nm分別是最大和次大的激發波長,它的發射波長的峰點是在509nm,在可見光綠光的範圍下是較弱的位置。由海腎(sea pansy)所得的綠色螢光蛋白,僅有在498nm有一個較高的激發峰點。
在細胞生物學與分子生物學領域中,綠色螢光蛋白基因常被用作為一個報導基因(reporter gene)。一些經修飾過的型式可作為生物探針,綠色螢光蛋白基因也可以轉殖到脊椎動物(例如:兔子上進行表現,並拿來映證某種假設的實驗方法。
利用熒光蛋白可進行能量傳遞,如果兩個蛋白分別連上綠色和紅色熒光蛋白,一旦將兩分子結合,用藍光照射綠色熒光蛋白,結果看不到綠光,看到的是紅光,相當於綠色熒光蛋白把能量吸過來,然後無輻射轉移給另外一個熒光蛋白,我們把這兩個蛋白稱為供體和受體。這種圖很形象,供體和受體之間距離越小,轉移效果越大,也就是說轉移效率與兩體之間距離成反比,用此可測量生物大分子間的距離。比如說人們感興趣的麥芽糖結合蛋白(MBP),利用這個方法就可以很清楚的測出這個麥芽糖結合部位到那個大分子間的距離。另外利用能量轉移的有無,也可以看出蛋白質與蛋白質之間是否有相互作用。
利用熒光技術還可對基因表達產物進行定位,2001年,我國實驗性微生物學研究成果首次在美國《Science》上刊登,就是由我們所的張永連院士在小鼠的附睪當中發現了B1b這個基因,這個基因可以殺死細菌,我們用熒光技術準確定位該基因在附睪中的定位。熒光在細胞、發育、神經生物學中也有應用,這是斑馬魚的胚胎,人們對斑馬魚的神經細胞、神經源在胚胎發育中什麼時候開始有很感興趣,這是22周時的圖片,可以看出神經細胞在脊椎附近比較集中。這更有意思,這是海星的卵細胞受精以後鈣離子在裏面的變化,鈣離子越多,紅顏色就越多,鈣離子濃度越低或沒有,則紅顏色越少或者就是藍色的。這是海星卵受精後0秒到60秒之間鈣離子濃度的變化情況。
什麼是綠色熒光蛋白?