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

  • 我国第一艘电磁弹射型航空母舰入列

独家策划

推荐阅读
ASC26报名链接:https://www.asc-events.net/StudentChallenge/ASC26/Register.php
2025-11-07 15:58
北京时间2025年11月6日11:00—14:00,地磁发生强烈扰动,达到大地磁暴水平(Kp=7),为橙色警报级别。
2025-11-07 13:39
阿特拉斯的成功观测是天问一号的一次重要拓展任务,利用探测器观测暗弱天体为天问二号开展小行星探测进行了技术试验,积累了经验
2025-11-07 09:37
天问一号环绕器利用高分辨率相机近日成功观测到星际天体——阿特拉斯。”据介绍,天问一号探测器于2021年2月进入火星环绕轨道,迄今已稳定运行4年8个月,目前状态良好。
2025-11-07 09:31
与会嘉宾围绕“人工智能+”深度融入产业创新发展等话题进行深入探讨,凝聚产业国际合作发展共识,推动构建开放包容的人工智能产业创新生态。
2025-11-07 09:29
谈及人形机器人何时能从“炫技”转向应用落地,优必选科技副总裁焦继超提出了分阶段的发展预期。中国电子学会机器人分会青年副主任委员、乐聚智能(深圳)股份有限公司董事长冷晓琨表示,预计明年人形机器人在工业领域会出现采购交付数量过万台的企业。
2025-11-07 09:28
“十四五”时期,我们将目光投向脑疾病领域,通过脑机接口技术,实现了“诊断—监测—治疗—预测”一体的大脑实时“观景”。一方面,脑机接口技术可以让神经系统“说话”,通过高精度解码神经信号实现对大脑的“意念读取”和精准诊断。
2025-11-07 09:18
遥远恒星大气爆发活动的起源区域有哪些特征,人类至今知之甚少。但科学家们正在通过分析太阳爆发活动,探究恒星大气爆发活动的奥秘。
2025-11-06 10:35
这几年,子午工程已经有不少应用场景。例如在航天员出舱时,提前进行空间天气预报,避免在太阳风暴来临、空间有高能粒子时出舱,保护航天员健康安全。
2025-11-06 10:34
智能穿戴设备产品形态从手环、手表延伸至耳机、眼镜、戒指等形式,新供给创造新需求,改变了消费者生活方式,推动着健康管理、时尚消费与技术创新的深度融合。
2025-11-06 10:32
电动车充电慢、冬天“趴窝”、安全隐患大……这些困扰电动出行的难题,迎来了突破性解决方案。
2025-11-06 10:19
目前,我国约70%的待发现油气资源蕴藏在深层超深层、复杂构造及非常规等新领域。如何找到这些宝贵的油气资源,精准绘制“藏宝图”?
2025-11-06 10:17
天问一号环绕器利用高分辨率相机于近日成功观测到星际天体——阿特拉斯(3I/ATLAS)。其间,天问一号环绕器距离目标天体约3000万千米,是目前观测该天体距离最近的探测器之一。
2025-11-06 09:56
为确保航天员生命健康安全和任务圆满成功,经研究决定,原计划11月5日实施的神舟二十号返回任务将推迟进行。
2025-11-05 10:59
4日,国务院安委会办公室、应急管理部、国家消防救援局在京举行2025年全国消防宣传月活动启动仪式。
2025-11-05 04:20
当前,人工智能作为引领新一轮科技革命和产业变革的战略性技术,深刻改变人类生产生活方式。
2025-11-05 03:50
近日,搭载神舟二十一号载人飞船的长征二号F遥二十一运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,发射任务取得圆满成功。
2025-11-05 04:20
科技论文是衡量科技创新水平的重要指标。
2025-11-05 04:20
近年来,中国审定推出了一批高产稳产、绿色节水、优质专用小麦新品种。2021年,这一情况出现了转变:“圣泽901”“广明2号”“沃德188”等3个国产白羽肉鸡品种通过审定,中国白羽肉鸡育种攻关实现从0到1的实质性突破。
2025-11-04 09:06
党的二十届四中全会提出,“加快高水平科技自立自强,引领发展新质生产力”“加快经济社会发展全面绿色转型,建设美丽中国”。
2025-11-04 04:25
加载更多