生物光真谛绿色荧光蛋白.docVIP

生物光真谛绿色荧光蛋白 　　荧光蛋白发出的生物光，照亮了生命体的活细胞，使科学家获得21世纪的“神眼”。三位美国科学家下村修、马丁?沙尔菲和钱永健发现并发展了绿色荧光蛋白而获得了2008年诺贝尔化学奖。 　　下村修1928年出生于日本东京都府，1960年获得名古屋大学有机化学博士学位后赴美，先后在普林斯顿大学、波士顿大学和伍兹霍尔海洋生物实验室(MBL)工作。现为MBL和波士顿大学医学院名誉教授。他最先发现了荧光蛋白，成为生物发光研究的第一人，从而获得了2008年化学奖。 　　沙尔菲1947出生于美国芝加哥，1977年获得哈佛大学神经生物学博士学位，1982年任美国哥伦比亚大学生物学教授。他探明绿色荧光蛋白发光的遗传标签作用，从而荣获了2008年化学奖。 　　钱永键1952年出生于纽约，在新泽西州利文斯顿长大。他是一位科学天才：16岁中学时代便获得了美国全国性西屋天才奖第一名；后又获全美优秀学者奖而获美国国家优等生奖学会而进入哈佛大学；20岁时便获化学和物理学博士学位从母校毕业。钱永健的家庭堪称科学之家：他的堂伯钱学森是我国顶尖的科学家。他父亲是机械工程师；母亲的几位兄弟都是麻省理工学院的工程学教授；他的哥哥钱永佑是神经生物学家，曾任斯坦福大学生理系主任。永健和永佑分别获得美国大学生竞争性最强的两个奖学金Rbodes和Marshall学者奖，后到英国留学：90年代双双成为美国科学院院士。钱永健现为美国加州大学圣迭戈分校生物化学及理学教授，是霍华德休斯医学研究所的研究员，为美国国家科学院及医学院两院院士。他于2004年荣获被称为诺贝尔奖前奏的沃尔夫医学奖。他成功地利用绿色荧光蛋白来追踪并查实生命体内的生物化学反应而荣膺2008年化学奖，成为GFP工程领域的公认先驱。 　　 　　下村修发现绿色荥光蛋白 　　 　　早在20世纪50年代开始，人们已开始发现化学世界的发光体。1955年美国人达文波特发现一些水母可以发出绿光，之后俄罗斯人卢科雅诺夫从珊瑚里发现了红色荧光蛋白，但他们都不知道这种生物光产生的原因。这种神秘现象给下村修以启迪：生命体内确存在自身能发光的蛋白质，而无需底物。于是他选定了这个??题进行研究。 　　1962年，下村修和助手约翰森在从一种随北美西海岸洋流漂移的维多利亚多管水母体内提取生物发光蛋白一水母素时，意外地发现一种能在紫外光下发下发出强烈绿色的蛋白，便名命为绿色蛋白(GP)。同年他们详细研究了这种蛋白的发光特性，发现其在阳光下呈绿色、钨丝下呈黄色、紫外光下发出强烈绿色。于是，他们在美国《细胞和比较生理学杂志》上报道：分离纯化了水母中发光蛋白水母素。1963年，下村修及其助手探明水母素发光的原理：水母素在钙的刺激下其能量可以转移到绿色蛋白，从而刺激绿色蛋白发光。他们在《科学》杂志报道了新的研究成果：钙和水母素发光的关系。 　　1974年，丁村修纯化这种绿色蛋白，并正式命名为绿色荧光蛋白(GFP)。他们研究发现：GFP在水母中之所以能发光，是因为水母素和GFP之间发生了能量转移；水母素在钙的刺激下发光，其能量可转移到GFP，刺激GFP发光。这是物理化学中荧光共振能量转移(FRET)在生物中的发现。 　　 　　沙尔菲找到了GFP的遗传标记　 　　马丁?沙尔菲研究紧接着下村修进行研究后指明：水母素和GFP都可以发出生物光，在作为21世纪生物跟踪显影技术中有重要的应用。他的研究发现水母素乃是荧光酶的一种，它需要荧光素才能发光；而GFP蛋白质本身就可以发光，而这就意味着，GFP可以很方便地被植入生物体，作为一种标记物，跟踪和制断生物细胞的变化找到了GFP作为多种生物学现象的发光遗传标记，从而确认了这种有无限应用价值的生物光遗传基因。 　　沙尔菲采用分子生物技术以秀丽隐杆线虫为实验模型进行研究发现，GFP使这种线虫的6个单独细胞呈现了颜色。1992年，沙尔菲分离到水母发光蛋白的配对物GFP，并发现作为辅助蛋白的GFP在水母中的功能是将其所产生的蓝光转换为绿光。这是因此它们之间进行能量转换的缘故。原来体内含有一种生物发光蛋白质aequorin，本身发蓝光。GFP能把这种光转变成绿光，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。 　　他采用聚合酶链反应(PCR)，发现水母GFP是由238个氨基酸组成的单体蛋白质，分子量约27kD，GFP荧光的产生主要归功于分子内第65、66、67位丝氨酸、酪氨酸、甘氨酸形成生色团的功效。翻译出的蛋白质折叠环化之后，在02存在下，分子内第67位甘氨酸的胺对第65位丝氨酸的羧基的亲核攻击形成第5位碳原子咪唑基，第66位酪氨