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1、綠色熒光蛋白——將色彩引入生命科學(xué)研究GFP——BringtheColorstotheStudyforLifeScience南京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院張朝2011.11.9綠色熒光蛋白的分子生物學(xué) 及其應(yīng)用TheNobelPrizeinChemistry2008"forthediscoveryanddevelopmentofthegreenfluorescentprotein,GFP"OsamuShimomuraMartinChalfieRogerY.TsienMarineBiologicalLaboratory, WoodsHole,MA,USA;BostonUniversityMedica
2、lSchoolMassachusetts,MA,USAColumbiaUniversity NewYork,NY,USAUniversityofCalifornia SanDiego,CA,USA;HowardHughesMedicalInstitute2008年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者及其貢獻(xiàn)下村修，日本人，名古屋大學(xué)理學(xué)博士畢業(yè)后赴美，先后在美國(guó)普林斯頓大學(xué)、波士頓大學(xué)和伍茲霍爾海洋生物實(shí)驗(yàn)所工作。1962年從一種水母中發(fā)現(xiàn)了熒光蛋白，被譽(yù)為生物發(fā)光研究第一人。錢(qián)永健，美籍華裔，現(xiàn)為美國(guó)加州大學(xué)圣迭戈分校生物化學(xué)及化學(xué)系教授、美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士、國(guó)家醫(yī)學(xué)院院士，2004年沃爾夫醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主。其主
3、要貢獻(xiàn)在于利用水母發(fā)出綠光的化學(xué)物來(lái)追查實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行的生物反應(yīng)，他被認(rèn)為是這方面公認(rèn)的先驅(qū)。馬丁·沙爾菲，美國(guó)哥倫比亞大學(xué)生物學(xué)教授，他獲獎(jiǎng)的主要貢獻(xiàn)在于向人們展示了綠色熒光蛋白作為發(fā)光的遺傳標(biāo)簽的作用，這一技術(shù)被廣泛運(yùn)用于生理學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。1962年Shimomure等首先從維多利亞水母(AequoreaVictoria)中分離出了GFP(Green-FluorescentProtein)。綠色熒光蛋白的研究史維多利亞水母(AequoreaVictoria)Atesttubecontainingasampleofacyan(greenish-blue)fluorescentprotein
4、fromaseaanemoneilluminatedbyultra-violetlightfrombelow.水母體內(nèi)有一種發(fā)光蛋白——Aequorin，它與鈣離子結(jié)合時(shí)會(huì)發(fā)出藍(lán)光，這道藍(lán)光立刻被一種蛋白吸收，從而發(fā)出綠色螢光。這種捕獲藍(lán)光、發(fā)出綠光的蛋白質(zhì)，就是GFP水母發(fā)光蛋白發(fā)出的藍(lán)光通過(guò)能量轉(zhuǎn)移激發(fā)GFP發(fā)出綠光水母發(fā)光蛋白脫輔水母發(fā)光蛋白+氧化熒光素+藍(lán)光綠色熒光蛋白綠光水母素在鈣離子的刺激下發(fā)光，其能量可轉(zhuǎn)移到GFP上，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)。鈣離子藍(lán)光發(fā)光過(guò)程下村修下村修因此成為首位從水母中分離出GFP，并發(fā)現(xiàn)這種蛋白質(zhì)在
5、紫外光下呈亮綠色的科學(xué)家，他被譽(yù)為生物發(fā)光研究的第一人1992年P(guān)rasher等克隆了GFP基因的cDNA，并分析了GFP的一級(jí)結(jié)構(gòu)。綠色熒光蛋白的研究史馬丁·沙爾菲如果說(shuō)下村修是綠色熒光蛋白的“接生婆”，沙爾菲則是綠色熒光蛋白的價(jià)值發(fā)現(xiàn)者。馬丁·沙爾菲等對(duì)實(shí)現(xiàn)GFP的基因表達(dá)做出了突出的貢獻(xiàn)他獲獎(jiǎng)的主要貢獻(xiàn)在于向人們展示了綠色熒光蛋白作為發(fā)光的遺傳標(biāo)簽的作用。綠色熒光蛋白的研究史1994年Chalfie等首次在大腸桿菌細(xì)胞和線蟲(chóng)中表達(dá)了GFP，開(kāi)創(chuàng)了GFP應(yīng)用研究的先河。錢(qián)永健錢(qián)永健在改造GFP方面取得了卓越的成就。1995年，他完成的單點(diǎn)突變（S65T）顯著提高了GFP的光譜性質(zhì)，起熒光
6、強(qiáng)度和光穩(wěn)定性也大大增強(qiáng)。錢(qián)永健的主要貢獻(xiàn)在于利用GFP來(lái)追蹤追蹤多種生物細(xì)胞進(jìn)行的生物反應(yīng)，他是這方面公認(rèn)的先驅(qū)。之后很快發(fā)現(xiàn)GFP能在多種異源細(xì)胞中表達(dá)，GFP在細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué)和醫(yī)學(xué)、病毒學(xué)等領(lǐng)域中迅速掀起了一股熱潮。1997年10月18-22日在美國(guó)New-Jersey專(zhuān)門(mén)召開(kāi)了一次關(guān)于GFP的國(guó)際會(huì)議。綠色熒光蛋白的研究史2007年1月7日，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)劉忠華教授主持的轉(zhuǎn)基因克隆豬課題獲得成功。中國(guó)首例綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)基因克隆豬成功產(chǎn)下2頭具有綠色熒光遺傳特征的小豬。這是繼美國(guó)、韓國(guó)、日本之后第四例成功通過(guò)體細(xì)胞核移植方式生出的綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)基因克隆豬。綠色熒光蛋白的研究史綠色熒光
7、蛋白的結(jié)構(gòu)解析綠色熒光蛋白的結(jié)構(gòu)解析維多利亞水母GFP的cDNA編碼區(qū)全長(zhǎng)717nt綠色熒光蛋白的結(jié)構(gòu)解析維多利亞水母GFP由238aa組成，分子量約27kD綠色熒光蛋白的結(jié)構(gòu)解析GFP晶體結(jié)構(gòu)顯示,蛋白質(zhì)中央是一個(gè)罐形結(jié)構(gòu),長(zhǎng)420nm,寬240nm,由11個(gè)圍繞中心α螺旋的反平行β折疊組成,熒光基團(tuán)的形成就是從這個(gè)螺旋開(kāi)始的,罐的頂部由3個(gè)短的垂直片段覆蓋,底部由一個(gè)短的垂直片段覆蓋,對(duì)熒光活性很重要的生
