绿色荧光蛋白的发现与发展:绿色荧光蛋白的论文
编者按：2008年诺贝尔自然科学奖颁布后，相关的介绍与报道铺天盖地。其中一条新闻很有意思，在诺贝尔化学奖得主下村修的出生地日本，养殖在一家水族馆里的一种多管水母也一夜成名，吸引了无数人前来参观，因为下村修正是从这种水母身上发现了后来让他获奖的绿色荧光蛋白。其实下村修本人的经历，也如同这种水母一样：作为绿色荧光蛋白的发现者，、几十年来一直默默无闻，甚至他本人当初都没有预见到该项发现的价值。如果不是后来几位有技术、工程背景的研究人员在基础研究和实际应用之间架起桥梁，这项发现恐怕还淹没在论文堆中。与PCR(聚合酶链反应)技术一样，又一项与生物和生命科学有重要相关的技术获得了诺贝尔化学奖，这给化学家们，尤其是从事基础研究的化学家们带来哪些启示呢?我刊约请中科院理化技术研究所吴世康研究员介绍绿色荧光蛋白及其发现过程。
2008年的诺贝尔化学奖授予了从事有关“绿色荧光蛋白质的发现，表达和发展”并取得重要成就的三位科学家：下村修、马丁・查尔菲和钱永健。
绿色荧光蛋白及其发光机理
绿色荧光蛋白(GreenFluorescent Protein，简称GFP)是一种在美国西北海岸所盛产的水母中所发现的一种蛋白质。这类学名为Aequorea victoria的水母有着美丽的外表，生存历史超过1.6亿年。1962年，下村修正是在这种水母的发光器官内发现天然绿色荧光蛋白。它之所以能够发光，是因在其包含238个氨基酸的序列中，第65至67个氨基酸(丝氨酸―酪氨酸―甘氨酸)残基，可自发地形成一种荧光发色团。
当蛋白质链折叠时，这段被深埋在蛋白质内部的氨基酸片段，得以“亲密接触”，导致经环化形成咪唑酮，并发生脱水反应。但此时还不能发射荧光，只有当有分子氧存在的条件下，发生氧化脱氢，方能导致绿色荧光蛋白发色团的“成熟”，形成可发射荧光的形式。上述绿色荧光蛋白发色团的形成过程，系由几位科学家分别研究完成的。
生物学通报 ２０１１年第４６卷第６期
“绿色荧光蛋白（ＧＦＰ）液压转基因”的实验教学探索术
杨献光 马克学
（河南师范大学生命科学学院 河南新乡４５３００７）
摘要 改进了一种方便快捷的表达与检测绿色荧光蛋白的方法，在细胞生物学实验教学
中取得了良好效果。 关键词 绿色荧光蛋白 转基因 实验教学
中国图书分类号：Ｑ３３１ 文献标识码：Ｂ
近年来，绿色荧光蛋白（ｇｒｅｅｎ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｐｒｏ— ｔｅｉｎ．ＧＦＰ）作为新一代的基因转移报告物和定位
标记物。在生命科学研究中越来越受到关注。与以 往常用的报告基因，如Ｂ一半乳糖苷酶基因（１ａｃｚ
ｇｅｎｅ）、氯霉素乙酰转移酶基因（ｃａｔ ｇｅｎｅ）、荧光素
酶基因（１ｕｃ ｇｅｎｅ）以及其他抗生素基因相比，ＧＦＰ
不需要任何外源性底物和辅助因子，无毒、稳定、
无污染，而且可以在紫外线或蓝光激发下直接观
察。ＧＦＰ作为一种新型标记物，目前已被广泛应用
于生命科学、医药学等领域的研究中，利用基因工 程的手段将绿色荧光蛋白与目的蛋白融合在一
起．通过绿色荧光蛋白的发光就可以看到目的蛋
白的定位、运动情况…。
为了加深学生对绿色荧光蛋白标记物的理
解。我们把近年科研上新的液压转基因技术（ｈｙ—
ｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ—ｂａｓｅｄ ｔｒａｎｓｇｅｎｅ，ＨＤＴ）转化到细胞生 物学实验教学中。
１ 实验原理 尾静脉液压转基因技术（ＨＤＴ），又称尾静脉 大容量快速基因注射法（ＨＱＩ），是近几年建立的
一种整体转基因方法，具有简单、高效，可用于整
体动物等优点［２ ３。实验原理为快速将大体积的溶
液注射人大鼠尾静脉，导致注射溶液在下腔静脉 大量积累，而心脏在短时间内无法将如此大量的
溶液从静脉运输到动脉完成循环，在下腔静脉就 产生了一个很高的静脉压力，从而使肝门静脉的 血液倒流，注射的溶液也随即流入肝门静脉。由于
肝脏中的毛细血管与肝门静脉相连。注射的溶液 流人肝脏中且压力很大，迫使肝循环中的血液倒
绿色荧光蛋白GFP综述
生命科学学院 2010级 李积锋 1241410007
【摘要】绿色荧光蛋白(GFP) 是一种最先来源于水母的蛋白质，现已成为在生物化学和细胞生物学中研究和开发应用得最广泛的蛋白质之一。其内源荧光基团在受到紫外光或蓝光激发时小峰可高效发射清晰可见的绿光。它已成为一个监测在完整细胞和组织内基因表达和蛋白质定位的理想标记。在生理指示剂、生物传感器、光化学领域以及生产发光纤维等方面展示了广阔前景。
【关键词】水母 绿色荧光蛋白 生色团 变种
1绿色荧光蛋白简介
绿色荧光蛋白是一类存在于包括水母、水螅和珊瑚等腔肠动物体内的生物发光蛋白，当受到紫外或蓝光激发时，发射绿色荧光。其独特之处在于：它产生荧光无需底物或辅因子，发色团是其蛋白质一级序列固有的来源于水母的氨基酸残基组成。
水母的绿色荧光蛋白很稳定，无种属限制，已在多种动植物细胞中表达成功并产生荧光。GFP的荧光受外界的影响较小，另外GFP的检测十分方便，而对细胞的伤害极小。由于这些优点，GFP已经成为检测体内基因表达及细胞内蛋白质原位定位的极为重要的报告分子。
2绿色荧光蛋白的表达和成熟
GFP的表达水平受多种因素的影响。在植物细胞中表达GFP时，改变一些原GFP基因的密码子为该植物使用的偏爱密码子，并消除潜在的剪接位点。目前适用于哺乳动物的表达系统不受影响。GFP还可以顺利的在无细胞的体外翻译系统中表达并自发折叠。
用一些小体积的氨基酸残基取代大体积残基可以提高GFP在高温下正确折叠的速度。这些突变位点分布于成熟蛋白质三维结构的各个部位，几乎不能提供如何帮助GFP折叠和成熟的线索。另外，分子伴侣的存在也有助于GFP的折叠，反过来，这个发现也使GFP成为检测分子伴侣功能的一个好底物，因为GFP可以提供一个连续的、无破坏性的检测蛋白折叠成功的分析方法。
3绿色荧光蛋白的应用
3.1报告基因和细胞标记
２０１２年第３卷学术第４期 黑龙江科学 ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧ ＳＣＩＥＮＣＥ
绿色荧光蛋白ＧＦＰ发光基团类似物的合成研究
Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ａｎａｌｏｇｕｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｇｒｅｅｎ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｐｒｏｔｅｉｎ（ＧＦＰ）Ｃｈｒｏｍｏｐｈｏｒｅ
梁霆，，孙宇峰 ，周舒扬 ，陈静宇 ，郭祥峰
（１＿黑龙江省科学院微生物研究所，黑龙江哈尔滨１５００１０； ２．齐齐哈尔大学黑龙江省高校精细化工重点实验室，黑龙江齐齐哈尔１６１００６） ＬＩＡＮＧ Ｔｉｎｇ ，ＳＵＮ Ｙｕ－ｆｅｎｇ ，ＺＨＯＵ Ｓｈｕ－ｙａｎｇ ，ＣＨＥＮ Ｊｉｎｇ－ｙｕ ，ＧＵ０ Ｘｉａｎｇ－ｆｅｎｇ２ （Ｊ．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，Ｈｅｉｌｏｎ￣ｉａｎｇＡｃａｄｅｍｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｈａｒｂｉｎ １５００１０，Ｃｈｉｎｏ； ２．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆＦｉｎｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ ｏｆＨｅｉｌｏｎ￣ｉａｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｑｉｑｉｈａｒ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｑｉｈａｒ １６１００６，Ｃｈｉｎａ）
摘要：设计了ＧＦＰ发光基团类似物的合成路线和方法，以乙酰化的氨基乙酸为原料，与带有不同取代基的苯甲醛反应生成中间 体咪唑啉酮，再通过取代反应在咪唑啉酮的Ｎ一位上引入取代基团，合成了ＧＦＰ发光基团及其类似物。用ＮＭＲ，ＩＲ，ＭＳ等表征了产 物结构。 关键词：绿色荧光蛋白（ＧＦＰ）；发光基团；发光基团类似物；合成 中图分类号：Ｑ ８１６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—８６４６（２０１２）０４—０００９—０４
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｉｍｉｄａｚｏｌｉｎｏｎｅ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ａｎ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａ ｂｙ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｃｅｔｙｌｉｚｅｄ ａｍｉｎｏａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ ａｎｄ ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ，ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｃｈｒｏｍｏｐｈｏｒｅｓ ｏｆ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｎｏｎｎａｔｕｒａｌ ａｎａｌｏｇｕｅｓ ｗｅｒｅ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｎ—Ａｃｅｔｙｌｇｌｙｃｉｎｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ａｒｏｍａｔｉｃ ａｌｄｅｈｙｄｅｓ．Ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｗｅｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ＮＭＲ，ＩＲ ａｎｄ ＭＳ ｓｐｅｃｔｒａ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｇｒｅｅｎ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｐｒｏｔｅｉｎ（ＧＦＰ）；ｅｈｒｏｍｏｐｈｏｒｅｓ；ａｎａｌｏｇｕｅｓ；ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ
