什么是GFP? 在生物學(xué)研究中有何用途？

綠色熒光蛋白(Green fluorescent protein，簡(jiǎn)稱GFP)，是一個(gè)由約238個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)，從藍(lán)光到紫外線都能使其激發(fā)，發(fā)出綠色熒光。雖然許多其他海洋生物也有類似的綠色熒光蛋白，但傳統(tǒng)上，綠色熒光蛋白（GFP）指首先從維多利亞多管發(fā)光水母中分離的蛋白質(zhì)。這種蛋白質(zhì)是由下村脩等人在1962年在維多利亞多管發(fā)光水母中發(fā)現(xiàn)。這個(gè)發(fā)光的過(guò)程中還需要冷光蛋白質(zhì)水母素的幫助，且這個(gè)冷光蛋白質(zhì)與鈣離子可產(chǎn)生交互作用。

在維多利亞多管發(fā)光水母中發(fā)現(xiàn)的野生型綠色熒光蛋白，395nm和475nm分別是更大和次大的激發(fā)波長(zhǎng)，它的發(fā)射波長(zhǎng)的峰點(diǎn)是在509nm，在可見光譜中處于綠光偏藍(lán)的位置。綠色熒光蛋白的熒光量子產(chǎn)率（QY）為0.79。而從海腎(sea pansy)所得的綠色熒光蛋白，僅在498nm有一個(gè)較高的激發(fā)峰點(diǎn)。

在細(xì)胞生物學(xué)與分子生物學(xué)中，綠色熒光蛋白(GFP)基因常用做報(bào)告基因(reporter gene)。綠色熒光蛋白基因也可以克隆到脊椎動(dòng)物(例如:兔子)上進(jìn)行表現(xiàn)，并拿來(lái)映證某種假設(shè)的實(shí)驗(yàn)方法。通過(guò)基因工程技術(shù)，綠色熒光蛋白(GFP)基因能轉(zhuǎn)進(jìn)不同物種的基因組，在后代中持續(xù)表達(dá)?，F(xiàn)在，綠色熒光蛋白(GFP)基因已被導(dǎo)入并表達(dá)在許多物種，包括細(xì)菌，酵母和其他真菌，魚（例如斑馬魚），植物，蒼蠅，甚至人等哺乳動(dòng)物的細(xì)胞。

如何觀察轉(zhuǎn)基因植物的GFP發(fā)光？

轉(zhuǎn)基因植物的GFP發(fā)光檢測(cè)能用手持式雙波段熒光蛋白激發(fā)燈、手電筒式熒光蛋白激發(fā)燈、體視顯微鏡用熒光蛋白激發(fā)燈等多種光源可以激發(fā)，熒光蛋白的激發(fā)波長(zhǎng)通常在450-480nm，發(fā)射波長(zhǎng)在520-550nm，增強(qiáng)型熒光蛋白的激發(fā)波長(zhǎng)在485nm，熒光蛋白激發(fā)燈能夠滿足綠色熒光蛋白和紅色熒光蛋白激發(fā)觀察。 

上圖為：GFP熒光手電筒GFPfinder-2101GFP

GFP主要使用什么顏色的激發(fā)光？你觀察到得熒光是什么顏色？

GFP在藍(lán)光或紫外光激發(fā)下發(fā)出綠色熒光。綠色熒光蛋白基因是目前應(yīng)用的報(bào)告基因之一，檢測(cè)方便，只需激發(fā)光源，不需任何底物或輔助因子；材料可活體觀測(cè)，無(wú)需預(yù)處理；植物本身無(wú)綠色熒光，不會(huì)有假陽(yáng)性。因此，它目前在動(dòng)物、植物、微生物的研究中已得到廣泛的應(yīng)用。 

上圖為黃光根系在GFP熒光手電筒照射下發(fā)出綠色熒光

植物病毒表達(dá)載體（GFP或eGFP，RFP),農(nóng)桿菌侵染植株后，如果要觀察GFP發(fā)光，需要選用激發(fā)光源來(lái)照射植物，同時(shí)需要佩戴專用的熒光觀察眼鏡，即可觀察到明亮的GFP熒光。的雙波段光源能夠激發(fā)GFP,eGFP和RFP，無(wú)論是綠色熒光蛋白還是增強(qiáng)型綠色熒光蛋白以及紅色熒光蛋白，均能夠激發(fā)出明亮的熒光，如果需要拍照，需要選用專用遮光片才可以拍到熒光。 

GFP作為一種新型的基因報(bào)告分子，可用于活體、原位、即時(shí)的檢測(cè)基因表達(dá)及蛋白定位。不象其他生物 發(fā)光基因報(bào)告分子需要附加蛋白或底物、輔物、輔因子等才會(huì)發(fā)光。GFP非常穩(wěn)定，不依賴于物種，對(duì)活細(xì)胞沒(méi)有傷害性。由于這種載體在轉(zhuǎn)染細(xì)胞后很快就能通過(guò)觀察熒光細(xì)胞而檢測(cè)出基因的表達(dá)情況，因而，為基因轉(zhuǎn)染研究中確定轉(zhuǎn)染效率。在轉(zhuǎn)基因作物的基因表達(dá)研究中，GFP（綠色熒光蛋白）可作為非常重要的衡量工具。通過(guò)定點(diǎn)觀察GFP，可有利于學(xué)習(xí)如何操縱和提高有用的染色體特性，從而可以篩選出高基因表達(dá)的植物。可提高農(nóng)作物產(chǎn)量、質(zhì)量，并不斷適應(yīng)人們對(duì)糧食的更高需求。 

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