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> 三农科普> 基因故事 > 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

  • 山东青岛举行海上巡游迎接中国航海日

  • 漫画视界|警惕虚假购物、服务类诈骗

独家策划

推荐阅读
防晒,究竟该如何掌握分寸,才能在抵御伤害与拥抱健康之间找到平衡点?
2025-07-11 09:58
生命只有一次,心脏健康不容忽视。唯有提高对心梗症状的警觉性,掌握正确的急救方法,才能为生命筑起一道坚实的“心”防线。
2025-07-11 09:58
晒后背是一种传统的养生方法,符合中医“冬病夏治”的理论,其核心在于借助盛夏充沛的自然阳气,通过阳光照射背部,来提升人体自身阳气。
2025-07-11 09:58
截至7月10日,我国“北气南下”能源大通道累计输气量突破1000亿立方米,安全平稳运行超2000天,标志着这条纵贯南北的能源大动脉在保障国家能源安全、推动绿色转型方面取得重大进展。
2025-07-11 04:55
从自然资源部新一轮找矿突破战略行动办公室了解到,今年上半年,全国新发现矿产地38处,同比增长31%;新发现矿产地中,大中型矿产地25处。
2025-07-11 04:10
时下,智能手机已成为人们获取信息、社交娱乐的重要工具。多学科专家指出,当我们刷手机出现注意力极度涣散、缺乏独立思考能力、情绪化反应严重、深度学习能力下降、空虚感增加等症状时,就表明我们的大脑正在被“腐蚀”。所谓的“脑腐”,即因长期暴露于碎片化信息而引发的认知衰退与脑功能损伤。
2025-07-11 04:10
由于肉眼很难发现水污染的情况,洪水之后饮水需要特别注意,避免直接饮用自来水、山泉水、河水、湖水等。肖丹提醒,如果不适症状较为严重,出现持续高热、剧烈呕吐、严重腹泻、脱水、意识障碍等,或皮肤干燥、眼窝凹陷、少尿等情况,应及时就医。
2025-07-10 09:34
国家自然科学基金委员会近日发布消息,自然科学基金委制定重大非共识项目试点实施方案,将在2025年启动资助试点。自然科学基金委作为我国资助基础研究的主渠道,制定了一系列创新举措。
2025-07-10 09:33
嫦娥六号月球样品的相关研究成果,引起了国际学术界的高度关注。这1935.3克宝贵的月壤,使得月球样品研究进入“嫦娥时代”,开启了人类认识月球的新纪元,也为中国月球研究走向世界前列奠定了基础。 一年来,中国科学家们已经利用嫦娥六号月球样品取得许多科学突破。
2025-07-10 09:32
2024年嫦娥六号任务首次从南极-艾特肯盆地内部采回月球样品,为揭示该区域物质成因提供了直接证据。综合元素和矿物组成分析,南极-艾特肯盆地镁环物质主要为斜长石(63%~67%)和低钙辉石(25%~27%)组成的亚铁苏长岩。
2025-07-10 09:32
7月9日,在北京航天城,神舟十九号航天员蔡旭哲(中)、宋令东(右)、王浩泽在记者见面会上敬礼致意。 在神舟十九号乘组中,航天员王浩泽也是一位90后,更成为首位进驻空间站的女航天飞行工程师。
2025-07-10 09:30
随着科技创新与产业创新深度融合,人工智能技术助力建材行业向更智能、更绿色、更高端方向变革。“通过数字化转型,建材企业可基本实现研发设计数字化、生产运营一体化、客户服务敏捷化,提升决策效率、协同能力和服务水平,快速提升生产力和核心竞争力。
2025-07-09 09:40
记者8日从湖南省自然资源厅获悉,通过创新地质找矿理论,经过长期勘探,湖南省郴州市临武县鸡脚山矿区已探获超大型蚀变花岗岩型锂矿床,共提交锂矿石量4.9亿吨,氧化锂资源量131万吨。
2025-07-09 09:39
根据国家卫生健康委8日晚间发布的通知,今后“颈深淋巴管/结—静脉吻合术”将不得应用于阿尔茨海默病治疗。“颈深淋巴管/结—静脉吻合术”是将颈部深层淋巴管或淋巴结与邻近的静脉进行吻合的手术,近年来部分医疗机构将其用于治疗阿尔茨海默病,引发争议。
2025-07-09 09:39
国家发展改革委、工业和信息化部、国家能源局日前发布《关于开展零碳园区建设的通知》。支持企业对标标杆水平和先进水平,实施节能降碳改造和用能设备更新,鼓励企业建设极致能效工厂、零碳工厂。
2025-07-09 09:37
近日,中国科学院近代物理研究所科研人员依托兰州重离子加速器冷却储存环,精确测量了极缺中子原子核硅-22的质量,实验发现硅-22的质子数14是一个新幻数。
2025-07-09 09:35
国家自然科学基金委员会7日发布消息,自然科学基金委近日制定重大非共识项目试点实施方案,将在2025年启动资助试点。
2025-07-08 09:20
近日,由农业农村部南京农业机械化研究所联合有关单位研制的全自动水稻覆膜插秧技术装备在江苏省靖江市投入使用,开启了我国水稻覆膜插秧新模式。
2025-07-08 09:11
日前,全球领先的720V高压固态钠盐电池,在位于内蒙古自治区鄂尔多斯市达拉特旗的建亨奥能科技有限公司正式量产,标志着中国成为全球第三个实现固态钠盐电池商用量产的国家。
2025-07-08 09:10
从国家自然科学基金委员会获悉,该委日前制定了重大非共识项目试点实施方案,将在2025年启动资助试点。
2025-07-08 05:05
加载更多