点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:【基因智慧】成就三位诺奖得主 发光蛋白如何在科研中大放异彩?
首页> 科普频道> 光明动科普 > 正文

【基因智慧】成就三位诺奖得主 发光蛋白如何在科研中大放异彩?

来源:光明网2020-08-27 18:05

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  在我们的地球上生活着千姿百态、形形色色的生命,其中发光生物无疑是惊鸿一瞥。发光生物几乎遍布全球,有超过700个属,这其中又有80 %源于海洋。大家也许还记电影《少年派的奇幻漂流》中,漆黑的夜晚,“派”独自漂浮在平静的海面上,绿色水母点缀着波光引人无限遐想。

  然而,水母是如何进化出发光能力的呢?这在很长一段时间都是个谜。直至20世纪中期,在众多科学家的努力下,水母的发光之谜被逐渐揭开。科学家首先在萤火虫体内提取出一种奇特的蛋白——荧光素蛋白。其后,日本科学家下村修决定研究一种名为Aequoreavictoria的水母,下村修等发现在水母的伞状体边缘聚集有大量能够发光的细胞,这些细胞中可以分离到一种可以发光的蛋白,随后被称作“水母蛋白”。

【基因智慧】成就三位诺奖得主 发光蛋白如何在科研中大放异彩?

Aequorea Victoria水母

  下村修发现“水母蛋白”对钙离子非常敏感,能特异结合游离的钙离子,并催化其底物发生氧化反应而发出蓝光,因此可以作为细胞内钙离子的荧光指示剂,在细胞功能研究中得到广泛的应用。人类从此开始了大名鼎鼎的水母发光蛋白aequorin研究之旅。有意思的是,纯化后的aequorin发出蓝色光,但水母在自然条件下发出的却是绿色荧光。科学界推测,水母中一定存在着另外一种绿色荧光蛋白,这种绿色荧光蛋白可以将aequorin发出的蓝光进行过滤,从而使水母发出绿光。这个推测中的绿色荧光蛋白(Green Fluorescent Protein, GFP)在随后的研究中被成功分离获得。研究发现,绿色荧光蛋白在水母中之所以能发光,是因为水母发光蛋白aequorin在钙刺激下发生氧化反应,其产生的能量可转移到绿色荧光蛋白,刺激其发出绿色荧光。这是物理化学领域已知的荧光共振能量转移现象在生物体中的首次发现。

【基因智慧】成就三位诺奖得主 发光蛋白如何在科研中大放异彩?

种类繁多的荧光蛋白

  马丁-查尔菲将绿色荧光蛋白作为发光标签应用于科学研究,开创了绿色荧光蛋白的应用先河。马丁-查尔菲首次在大肠杆菌细胞成功表达了绿色荧光蛋白,证明绿色荧光蛋白不需要其他辅助蛋白和试剂,自身就可以产生荧光。这意味着绿色荧光蛋白可以作为通用标签来标记其他蛋白质,从而方便人们观察和示踪其他蛋白表达的时间和空间变化,还可以用于研究蛋白质间的相互作用情况。

  然而,天然的绿色荧光蛋白却并不完美。华裔科学家钱永健巧夺天工将天然荧光蛋白这块璞玉变成科学研究的无价之宝。通过改造荧光蛋白基因的序列,可以生成含有不同氨基酸序列的蛋白质,含有不同氨基酸序列的荧光蛋白会发出不同颜色、不同亮度及强度的荧光,极大的丰富了荧光蛋白的种类,更适合在活体生物上进行研究。目前的荧光蛋白包括了红色荧光蛋白、蓝色荧光蛋白、青色荧光蛋白和黄色荧光蛋白等,因为有水果般缤纷多彩的颜色,被人们形象地称之为水果荧光蛋白。

【基因智慧】成就三位诺奖得主 发光蛋白如何在科研中大放异彩?

对荧光蛋白有深入研究的三位诺贝尔奖得主

  荧光蛋白可在活体细胞、组织和生物体内进行动态、直观的微量化检测,已成为21世纪应用最广泛、最灵敏的技术。毫无疑问,这个技术也奠定了现代成像和分子成像技术的基础,在随后的研究中深入到各个学科中,极大地推动了全世界医学和生命科学的发展。漫无边际的科学海洋中,荧光标记就像是一盏信号灯,为寻找生命奥秘的科学家们指引“航行”的方向。

  监制:林敏 战钊

  策划:王友华 薛爱红

  导演:金赫

  文稿撰写:王友华 金赫

  审校:刘兴健

[ 责编:赵宇豪 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 辽宁营口:24小时为进出港船只破冰护航

  • 美丽中国丨冬日抚仙湖

独家策划

推荐阅读
1月27日上午,中国科学院大学星际航行学院揭牌仪式在中国科学院与“两弹一星”纪念馆举行,标志着该学院正式成立。从“东方红一号”划破天际到“祝融号”漫步火星,中国人的航天梦从未停止。
2026-01-28 02:45
2025年,我国区域科技创新布局更加优化,三大国际科技创新中心建设进入新阶段,区域科技创新中心建设取得新成效。
2026-01-28 02:45
打破产业间的壁垒,鼓励跨领域、跨行业的融合探索,推动资源要素的自由流动与高效配置,不仅能盘活存量资源、激发增量活力,更能催生具有引领性的新产业、新模式、新动能。
2026-01-28 02:45
合肥是儿童文学作家许诺晨的家乡。合肥科学岛,是她所拥有的一座得天独厚的科学和科幻题材的“硬核基地”,由她来写量子少年这个题材,可谓“近水楼台”。《量子女孩》(中国少年儿童新闻出版总社2025年12月出版)是她献给“量子新城”合肥的一部“家乡书”。
2026-01-28 02:55
北京火箭大街展示与运控中心作为商业航天测运控中心、商业航天公共服务平台的空间载体,将为企业提供卫星运控服务和交流推介平台。
2026-01-28 09:15
水稻耐不耐旱,和叶子的厚实程度相关,这是由什么因素决定的?日前,中国农业科学院作物科学研究所水稻分子设计技术与应用创新团队发现,水稻基因组中的三个耐旱基因可以“团队作战”,
2026-01-27 02:50
年轻人享受便利的同时,关注新的变化:智能穿戴设备是否正在塑造一个充满数据和规定的生活方式?“贴身伙伴”的出现改变了生活,人们同自己身体、同生活本身的关系,是不是也在变?
2026-01-27 03:15
商业航天是培育新质生产力、建设航天强国的重要力量。面对全球商业航天竞争日趋激烈的态势,中国商业航天亟须推动产业从“政策驱动”转向“市场驱动”。
2026-01-27 09:18
云南大学研究团队日前在国际学术期刊《自然》发表了关于早期脊椎动物视觉系统演化的研究成果,首次揭示了早期脊椎动物具有4只相机型眼,
2026-01-27 02:50
黄宣谕在《当代中国史研究》2025年第6期撰文指出,1949—1958年,基于工作重心转移与科普力量分布状况,党和政府重点在大中城市开展科普工作。
2026-01-28 02:55
印度东部西孟加拉邦近期出现尼帕病毒感染病例,目前已报告5例确诊病例,其中一名患者病情危重。泰国、尼泊尔等国已在机场和边境口岸加强防疫检测。尼帕病毒是一种新出现病毒吗?它有哪些特点?为何印度暴发的尼帕病毒疫情引起多国高度关注?
2026-01-27 03:15
科学家精神在我国科技发展事业中萌芽、生成、丰富、完善,成为兼具历史传承性、文化包容性与民族独特性的精神标识,不仅教育引导各类人才矢志爱国奋斗、锐意开拓创新,更是拔尖创新人才成长的精神旗帜与动力源泉。
2026-01-27 03:15
1月26日,将迎来腊八。一些细心的公众发现,相较于前些年,今年腊八来得有些晚。
2026-01-26 09:59
据农业农村部最新发布的数据,2025年全国粮食产量达到14298亿斤,增产168亿斤,连续两年稳定在1.4万亿斤以上。
2026-01-26 09:56
试验将收集锋面不同高度、不同位置的气象数据,为深化云贵准静止锋研究、提升预报服务能力提供更全面的支撑。
2026-01-26 09:51
中国科学家在国际学术期刊《细胞》发表论文,首次系统揭示了埃博拉病毒在2018—2020年大规模流行期间的一个关键“优势”突变。
2026-01-26 09:49
这一问题在当代科技哲学与美学的交叉前沿领域日益成为争论的焦点。
2026-01-26 09:48
我国结核病防治虽成效显著,疫情持续下降,但当前形势依然严峻,防治工作任重道远。作为一名从业30多年的结核科医生,我一直专注于结核病的临床诊治与防控,从未想过自己会与结核病防治历史结缘——直到十余年前。
2026-01-23 10:13
每到冬天,许多人都会感到手脚冰凉,即使穿得很厚,也难以真正暖和起来。为什么会有这种现象?该如何有效改善?
2026-01-23 10:06
“设立教育基金是我多年的心愿,希望为学校年轻人的培养作一点贡献。”
2026-01-23 10:01
加载更多