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sdtashbn

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[交流] 诺贝尔化学奖 -----绿色荧光蛋白质 (GFP)

绿色荧光蛋白质 (GFP)

这里要展示给大家的绿色荧光蛋白质(GFP)(蛋白质编号1gfl），GFP是从一种生活在北太平洋寒冷水域的水母体内发现的。这种水母体内含有一种生物发光蛋白质——aequorin，它本身发蓝光。GFP能把这种光转变成绿色，也就是当水母容光焕发的时候我们实际看到的颜色。GFP的纯溶液在典型的室光下呈黄色，但是当被拿到户外的阳光下时，它会发出鲜绿的颜色。这种蛋白质从阳光中吸收紫外光，然后以能量较低的绿光形式发射出来。

改进GFP

在研究活细胞方面GFP的作用惊人，并且科学家们正在努力使它变的更得有用，他们正在改进GFP分子以使其发出不同颜色的荧光。科学家们目前可以制造蓝色荧光蛋白，黄色荧光蛋白和大量其他颜色的荧光蛋白质。方法是使发色团产生能改变其稳定性的小的变异。数以万计不同的变形都被尝试过了，我们可以从PDB中找出几个成功的例子。科学家们还利用GFP来发明生理传感器：一种感应离子或酸碱度水平，然后通过发出特征性的荧光来报告结果的分子机器。这里所展示的分子（蛋白质编号1kys）是一种被修饰过的用来感应锌离子浓度的蓝色荧光蛋白，当红色的锌离子连接到蓝色的被修饰过的发色团上后，蛋白质会发出亮度增强一倍的荧光从而形成容易被检测到的可见信号。

那又怎么样呢?
您可能要说：“谁会在乎水母体内的这种名不见经传的小小的绿色蛋白质呢？”可是结果证明GFP在科学研究上有着惊人的用途，因为它能够使我们直接看到细胞内部的运动。情况。在任何指定的时间我们都可以轻易地找出GFP在哪儿：你只需要用紫外光去照射，这时所有的GFP都将发出鲜艳的绿色。不妨做个实验：你把GFP连接到你有兴趣观察的任何对象上。比如，你可以把它连接到一种病毒上。然后，随着病毒在宿主体内不断扩散，你就可以通过跟踪发出的绿光来观察病毒的扩散途径；或者你把它接合到一种蛋白质上并通过显微镜观察它在细胞内部的移动。

现成的荧光蛋白质
GFP是一种现成的荧光蛋白质，因此它特别容易使用。大多数可以处理光的蛋白质都利用外来的分子吸收和释放光子。例如，我们眼睛里的视紫红质利用维生素来感光。这些“发光团”必须是专门为了发光而生成的，并且被仔细地插入到该蛋白质分子内，不同的是，GFP控制光的部位是其自身的一部分，仅由氨基酸构建而成，该部位含有一段三个氨基酸组成的特殊序列：丝氨酸－酪氨酸－甘氨酸（有时丝氨酸会被相似的苏氨酸取代）。当蛋白质链折叠时，这段短片段就被深埋在蛋白质内部，然后，发生一系列化学反应：甘氨酸与丝氨酸之间形成化学键，生成一个新的闭合环，随后这个环会自动脱水。最终，经过大约一个小时的反应，周围环境中的的氧气攻击酪氨酸的一个化学键，形成一个新的双键并合成荧光发色团。由于GFP可以形成自己的发色团，它非常适合于基因工程。你根本不必担心操作任何奇怪的发色团，你只需要利用遗传学的方法操纵细胞合成GFP蛋白质，GFP就会自动折叠并开始发光。

GFP工程
GFP的用途已经扩展到艺术和商务领域，艺术家Eduardo Kac通过把GFP插入兔子细胞内创造出了一只荧光的绿色兔子。育种工作者正在探索利用GFP来创造特殊的荧光植物和各种鱼类，GFP已经被移植到大鼠、老鼠、青蛙、有翅昆虫、蠕虫以及不计其数的其它生物体内。当然这些转基因植物和动物还存在一些争议，并且已经引发了关于基因工程安全性和伦理性的重要对话。

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