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

  • 假期旅游热 祖国山河美

  • 建设巅峰气象观测网络 揭示极高海拔区气候变化特征

独家策划

推荐阅读
科技立则民族立,科技强则国家强。近年来,科技创新能力日益成为综合国力竞争的重要因素,世界各主要经济体将科技创新视为未来发展的决定性因素,纷纷加快布局、加大投入,以抢占未来技术制高点。
2023-10-02 09:06
10月1日中午,杭州亚运会赛程过半。中国队金牌达到114枚,以218枚奖牌的总数,牢牢占据亚运会奖牌榜第一名的位置。
2023-10-01 15:19
由自然资源部组织的中国第13次北冰洋科学考察队27日乘“雪龙2”号极地科考破冰船返回上海,标志着中国第13次北冰洋科学考察任务圆满完成。
2023-09-28 10:10
气候变化是当代人类面临的最为紧迫和复杂的全球性危机和挑战之一。尤其是自工业革命以来,在人类活动的主要影响下,世界正经历着以全球变暖为显著特征的气候变化
2023-09-28 10:55
从探索星辰大海,到聚焦国家需要,如今,越来越多的青年学生成长为科技创新的有生力量。怀揣科技报国理想,太原理工大学学生王煜尘成为中国极地科考史上在站时间最长的大学生。
2023-09-28 10:50
在淳安界首体育中心场地自行车女子团体竞速赛现场,中国队选手鲍珊菊、苑丽颖和郭裕芳意气风发,头戴“哪吒”头盔,脚踩“风火轮”,在“碗”状的环形赛道上飞速旋转,以打破亚运会纪录的成绩夺得冠军。
2023-09-28 10:49
27日,在哈伊高铁铁力至伊春段伊春西站施工现场,重达556吨的站房屋面球形网架结构顺利顶升到位,标志着由中铁建设集团承建的我国最北高铁站——伊春西站正式封顶。至此,哈伊高铁铁力至伊春段全线站房施工将全面转入站房屋面和装饰装修阶段。
2023-09-28 10:48
46秒376!9月26日,杭州亚运会淳安赛区迎来了新的纪录!
2023-09-28 10:15
农业农村部26日召开全国粮油等主要作物大面积单产提升现场观摩暨秋冬种工作部署会。
2023-09-28 10:12
圆环阵太阳射电成像望远镜通过工艺测试,正式建成。
2023-09-28 10:07
建设绿色智慧的数字生态文明,是实现经济转型升级和高质量发展的内在要求。
2023-09-28 10:03
随后,越来越多的探测结果为月球“南极”撞击坑底部永久阴影区内存在“水冰”提供了有力证据。
2023-09-27 10:11
在位于浙江杭州萧山区的杭州亚运会赛事总指挥部,一块综合智慧大屏正实时更新反映场馆状况的各类数据。
2023-09-27 10:08
作为一种旨在收集、保存、解释和利用个人和社区在过去事件中的经历、记忆、观点与情感的研究方法与学科领域,通过积极倾听地球居民的声音,口述史成为理解和探讨个人和社区如何经历、解释、传播与应对气候变化的有力工具。
2023-09-28 10:27
英国布里斯托大学研究团队用一个模拟温湿度模式的气候模型预测,整个未来超大陆将会超过哺乳动物热应激极限。
2023-09-27 10:06
城市的生物多样性包括生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性三个由大到小的层面。
2023-09-27 10:02
日前,中国科学技术大学郭光灿院士团队在量子密钥分发研究中取得重要进展。
2023-09-27 09:46
日前,山东农业大学生命科学学院院长李传友教授团队在国际植物学领域顶尖期刊《自然-植物》在线发表论文。该团队成功克隆出番茄的FS8.1基因,阐明了FS8.1基因调控果形建成的细胞学基础和转录调控网络,
2023-09-26 05:10
地球正朝着平均温度上升的方向急速前进。一个气候模型显示,2023年,地球温度有55%的可能性比工业化前水平高出1.5℃。
2023-09-26 09:52
“不断尝试、不断试错,才可能有不经意间的发现。”这是陈辉的科研态度。看似“笨拙”的执着,却帮助他走得更远。
2023-09-26 09:51
加载更多