绿色荧光蛋白和PCR技术
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绿色荧光蛋白检测方法嘿,朋友们!今天咱就来唠唠绿色荧光蛋白检测方法。
你说这绿色荧光蛋白啊,就像是黑夜里的一颗闪亮星星。
它能让我们在微观世界里一下子就找到我们想要关注的东西,就好像在茫茫人海中一眼认出那个特别的人一样。
要检测绿色荧光蛋白,首先得准备好各种家伙什儿。
显微镜那肯定是不能少的呀,就像战士上战场得有把趁手的兵器。
然后就是一些专门的试剂,这可都是些宝贝呢,能让绿色荧光蛋白乖乖地现形。
检测的时候,就好像是在玩一个神秘的寻宝游戏。
你把样本放在显微镜下,心里就开始期待着那一抹绿色的亮光出现。
要是运气好,一下子就看到了,那感觉,哇塞,别提多兴奋了!就好像你找了好久的宝贝突然出现在眼前一样。
你想想看,要是没有绿色荧光蛋白,我们得费多大的劲才能找到我们想研究的那个小东西呀。
有了它,就好像给我们装了个导航,指引着我们直接找到目标。
检测的过程中也得细心再细心,可不能马虎。
就跟你走路一样,得一步一步稳稳当当的,不然一个不小心就错过了精彩的风景。
而且啊,不同的样本可能需要不同的处理方法,这就像是不同的菜得用不同的做法才能做出美味来。
有时候可能会遇到一些小挫折,哎呀,怎么找半天也看不到那绿色呢。
别着急,别上火,咱再仔细瞅瞅,是不是哪里出了问题。
就像你解一道难题,一开始没头绪,多想想,多试试,说不定答案就出来了。
这绿色荧光蛋白检测方法啊,真的是太神奇了!它能帮我们揭开微观世界里的许多秘密,让我们对生命的奥秘有更深入的了解。
它就像是一把钥匙,打开了通往未知世界的大门。
所以啊,朋友们,可别小看了这绿色荧光蛋白检测方法。
它虽然看起来不起眼,但在科学研究中可是有着举足轻重的地位呢!好好掌握它,说不定你就能发现别人发现不了的奇妙之处呢!这可不是我瞎说,好多厉害的科学家不就是靠着这些方法取得了重大的成果嘛!咱也加把劲,说不定哪天咱也能成为那个让人羡慕的人呢!。
荧光pcr检测原理
荧光PCR(Polymerase Chain Reaction)是PCR技术的一种改进,其原理是利用荧光染料标记特定的DNA序列,通过PCR过程将其扩增到足够数量后,利用特殊的仪器检测荧光信号,从而确定样本中是否存在目标DNA序列。
荧光PCR的具体操作步骤如下:
1. 设计PCR引物,其中一对引物的末端分别标记有荧光染料,如SYBR Green、FAM、HEX、ROX等。
2. 将荧光PCR反应体系中的模板DNA、引物和其他反应成分混合,进行PCR 扩增。
3. 在PCR反应过程中,如果荧光引物与样本中的目标DNA序列结合,就会发生SYBR Green绿色荧光或FAM/HEX/ROX等其他染料的荧光信号。
4. 利用特殊的实时荧光PCR仪器对PCR反应过程中的荧光信号进行实时监测和数据分析,从而确定是否存在目标DNA序列。
荧光PCR技术广泛应用于医学、生物学、环境监测等领域,可以检测病原微生物、基因突变、遗传多态性等多种生物学事件。
由于其灵敏度高、特异性强、快
速易操作等优点,成为了目前分子诊断和生物技术研究中的重要技术手段。
绿色萤光蛋白(green fluorescent protein),简称GFP,这种蛋白质最早在一种学名Aequorea victoria的水母中发现。
其基因所产生的蛋白质,在蓝色波长范围的光线激发下,会发出绿色萤光。
这个发光的过程中还需要冷光蛋白质Aequorin的帮助,且这个冷光蛋白质与钙离子(Ca+2)可产生交互作用。
由水母Aequorea victoria中发现的野生型绿色萤光蛋白,395nm和475nm分别是最大和次大的激发波长,它的发射波长的峰点是在509nm,在可见光绿光的范围下是较弱的位置。
由海肾(sea pansy)所得的绿色萤光蛋白,仅有在498nm有一个较高的激发峰点。
在细胞生物学与分子生物学领域中,绿色萤光蛋白基因常被用作为一个报导基因(reporter gene)。
一些经修饰过的型式可作为生物探针,绿色萤光蛋白基因也可以克隆到脊椎动物(例如:兔子上进行表现,并拿来映证某种假设的实验方法。
我们这边细胞组的基本上都在用这个东东。
标记细胞GFP的分子结构和发光机制绿色荧光蛋白为一个由238个氨基酸残基组成的单链,GFP有两个吸收峰,主峰在395nm,次峰在470nm,其荧光发射峰在509nm。
GFP 的化学性质相当稳定,其变性需要在90℃或pH<4或pH>12的条件下用6mollL盐酸胍处理,这一性质与GFP的结构特性相关。
Yang等的研究表明,GFP是由两个相当规则的内含一个α-螺旋和外面包围l1个β-折叠的β-桶状结构组成的二聚体,β-桶状结构直径约3nm,高约4nm。
β折叠彼此紧密结合,象桶板一样形成桶状结构的外围,并且形成了一个规则的氢键带。
桶状结构和位于其末端的短α螺旋以及环状结构一起组成一个单独的致密结构域,没有可供扩散的配体进入缝隙。
这种坚实的结构保证了其稳定和抗热、抗变性的特点。
GFP的生色基团附着于α-螺旋上,几乎完美的包被于桶状结构中心。
位于圆桶中央的α-螺旋含有一个由六肽组成的发光中心,而发光团是由其中的三肽Ser65-Tyr66-Gly67经过环化形成了对羟基苯咪唑啉酮。
荧光显微镜观察绿色荧光蛋白
荧光显微镜是一种高级的显微镜,它可以通过激发样品中特定分子的荧光来显示其位置和分布,其中最常用的是绿色荧光蛋白(GFP)。
GFP是一种干扰素,可以在细胞和组织中独立形成荧光,因此它成为细胞和分子生物学方面的一个热门话题。
在荧光显微镜观察GFP样品时,我们需要将GFP样品激发,使它发出荧光。
通常采用的方法是使用激光或白光照射样品。
在照射GFP样品时,蛋白发出绿色荧光,这是因为GFP吸收紫外线和蓝光,然后发出绿色光。
利用荧光显微镜观察GFP样品可以让我们深入了解生物体内的各种生物学过程。
例如,GFP可以被插入到生物体内的DNA序列中作为一个标签,这样我们可以跟踪GFP的位置和运动。
此外,GFP与其他蛋白质结合后,也可以跟踪这些蛋白质在细胞内的分布和活动。
除了在细胞和分子生物学方面的应用外,荧光显微镜观察GFP样品还可以在医学领域中进行应用。
例如,在肿瘤治疗中,我们可以将GFP 插入到体内肿瘤细胞中,然后使用荧光显微镜观察GFP样品,从而更好地理解肿瘤细胞的分布和活动,为治疗提供更准确的信息。
总之,荧光显微镜观察绿色荧光蛋白是一个非常有用的技术。
它在诊断、治疗和研究方面都具有重要意义。
通过荧光显微镜观察GFP样品,我们能够更好地了解生命的本质和机理,有助于推动生物学科学的发
展和进步。
gfp表达质粒的构建实验报告1.实验目的本实验旨在构建含有绿色荧光蛋白(GFP)表达质粒,以便在细胞中实现GFP的高效表达,为后续的生物荧光成像等应用提供支持。
2.实验原理质粒是一种小型、自主复制的DNA分子,可与细菌染色体DNA分离。
质粒上有多个限制性酶切位点,可用于插入外源基因。
通过将目的基因插入质粒,并导入受体细胞,可以实现目的基因的表达。
本实验将使用含有GFP基因的质粒,将其导入大肠杆菌细胞中,使其表达出绿色荧光蛋白。
3.实验材料3.1仪器设备:PCR仪、电泳仪、凝胶成像系统、离心机、恒温培养箱、恒温水浴锅。
3.2试剂:质粒提取试剂盒、限制性核酸内切酶、DNA连接酶、DNA聚合酶Ⅰ、dNTPs、电泳缓冲液、琼脂糖凝胶。
3.3细胞系:大肠杆菌细胞。
4.实验步骤4.1获取含有GFP基因的质粒:从公共数据库中获取含有GFP基因的质粒序列,并通过PCR扩增获得大量质粒。
4.2酶切质粒:使用限制性核酸内切酶对质粒进行酶切,获得含有GFP基因的片段。
4.3连接质粒:将酶切后的质粒片段与连接酶的作用下,将其连接至具有相同黏性末端的大肠杆菌质粒上。
4.4转化大肠杆菌:将连接后的质粒转化至大肠杆菌细胞中,通过抗生素筛选出含有重组质粒的大肠杆菌。
4.5验证重组质粒:通过PCR和DNA测序等方法验证重组质粒是否正确插入目的基因。
5.实验结果通过本实验,我们成功构建了含有GFP基因的重组质粒,并成功导入大肠杆菌细胞中。
通过荧光显微镜观察,发现大肠杆菌细胞发出绿色荧光,表明目的基因已正确表达。
6.结果分析通过本实验结果,我们可以得出以下结论:首先,本实验成功构建了含有GFP基因的重组质粒;其次,通过荧光显微镜观察到目的基因已在大肠杆菌细胞中表达出绿色荧光蛋白;最后,本实验为后续的生物荧光成像等应用提供了支持。
7.结论本实验成功构建了含有GFP基因的重组质粒,并在大肠杆菌细胞中实现了目的基因的高效表达。
该实验结果为后续的生物荧光成像等应用提供了有力支持,具有重要价值。
链霉亲和素和绿色荧光蛋白重组融合蛋白的制备及活性分析链霉亲和素和绿色荧光蛋白重组融合蛋白的制备及活性分析摘要:本研究旨在通过将链霉亲和素(Streptavidin,SA)与绿色荧光蛋白(Green Fluorescent Protein,GFP)进行重组融合,制备特定功能的新型蛋白。
首先,通过基因工程技术将SA和GFP基因进行重组,得到SA-GFP融合基因。
随后,将融合基因亲和表达于大肠杆菌中,并利用亲和层析方法对融合蛋白进行纯化。
最后,通过Western blot和荧光显微镜观察融合蛋白的表达和荧光特性,进一步分析其生物活性。
关键词:链霉亲和素,绿色荧光蛋白,重组融合蛋白,制备,活性分析1.引言蛋白质的功能与其结构密不可分,因此探究蛋白质的结构与功能对于研究生命科学具有重要意义。
蛋白质重组技术是一项重要的工具,可用于合成具有特定功能的新型蛋白质。
链霉亲和素是一种广泛应用于生物技术领域的低分子量蛋白,能够与生物素形成稳定的结合。
绿色荧光蛋白是一种来源于射水蚤(Aequorea victoria)的蛋白质,其绿色荧光特性使其成为生物标记物的理想选择。
本研究将SA和GFP进行融合,并对融合蛋白的制备和活性进行了分析。
2.材料与方法2.1 融合基因构建利用基因工程技术,将SA和GFP基因进行PCR扩增,得到SA和GFP的基因片段。
两个基因片段经限制性内切酶切割后连接,并进行连接反应。
得到融合基因SA-GFP。
2.2 亲和表达与纯化将SA-GFP基因亲和表达于大肠杆菌中。
通过感诱剂处理菌液、超声波破碎菌细胞和离心等方法得到重组融合蛋白。
采用亲和层析柱对融合蛋白进行纯化。
2.3 Western blot利用Western blot方法检测融合蛋白的表达情况。
将纯化后的蛋白样品分别加载于SDS-PAGE胶中,通过电泳将蛋白样品分离。
随后,将蛋白转移到聚丙烯酰胺膜上,并使用抗亲和素单克隆抗体进行检测。
最后,通过化学发光方法观察蛋白的表达情况。
gfp绿色荧光蛋白检测原理GFP(Green Fluorescent Protein)是一种自然存在于水母中的蛋白质,最早被发现于1962年。
由于其独特的荧光性质,GFP已经成为生物成像和分子生物学研究中的重要工具。
GFP绿色荧光蛋白检测原理是一种非常常见的检测方法,下面我们将一步步介绍该原理。
首先,我们需要了解GFP的结构和性质。
GFP由238个氨基酸组成,其中包括三个特定的氨基酸序列,这些序列决定了GFP的二级和三级结构,从而决定了其荧光性质。
GFP在紫外线和蓝光的激发下能够产生绿色荧光,这是由于其内部含有一个芳香族环结构(环肽),在外界刺激下受激发并发出流明绿色的荧光。
在GFP检测中,我们通常使用荧光显微镜来观察样品。
为了实现这一点,我们需要将GFP引入到细胞、病毒或其他生物体中,并使用特定的荧光标记物标记它们。
这些标记物可以通过短脉冲激光激发荧光,然后使用荧光显微镜观察荧光信号。
由于GFP的某些特定结构,我们可以通过观察荧光强度和形态来确定GFP的位置和数量,从而对细胞或病毒的行为和功能进行研究。
此外,许多GFP变种已经被开发出来,这些变种具有不同的发射波长和荧光强度,可以用于不同类型的研究。
例如,我们可以使用蓝色荧光蛋白(BFP)来标记细胞核,使用黄色荧光蛋白(YFP)来标记细胞质,用红色荧光蛋白(RFP)来标记细胞膜,从而实现全面的细胞成像。
总之,GFP绿色荧光蛋白检测原理是一种基于GFP独特荧光性质的生物成像技术,通过标记和激发荧光信号来观察生物分子和细胞结构。
随着越来越多的GFP变种的开发,这种技术将成为生物学研究中不可或缺的工具之一。
第一作者:叶海仁,男,1979年出生,在读硕士研究生,主要从事基因工程及应用微生物研究。
3国家自然科学基金项目(20276070)及国家863计划项目(2002AA 649310)绿色荧光蛋白分子标记在环境微生物学研究中的应用3叶海仁 钟卫鸿 陈建孟(浙江工业大学生物与环境学院, 杭州310032)摘要 绿色荧光蛋白(green fluo rescent p ro tein ,GFP )分子标记是现有遗传标记中最简单方便的一种方法,GFP 及GFP 突变体在微生物降解污染物、生物膜菌群构架、环境生态学和环境检测生物传感器等研究领域取得了很好的应用效果。
关键词 绿色荧光蛋白 环境微生物 分子标记Application of green f luorescen t prote i n marker i n the research on env ironm en t al m icrobiology Y e H airen ,Z hong W eihong ,Chen J ianm eng .Colleg e of B iolog ical &E nv ironm ental E ng ineering ,Z hej iang U niversity of T echnology ,H ang z hou 310032Abstract :T he characteristics of GFP and its app licati ons as a mo lecular m arker in environm ental m icrobi o logy research w ere discussed .T he GFP m ay be the mo st si m p le and convenient mo lecular m arker in environm ental m i 2croo rganis m s .It w as found that the GFP m arkers p lay a key effect on the research of m icrobe structure in bi ofil m ,m icrobes bi odegrati on ,p lant 2m icrobe interacti ons ,bacterial 2p ro tozoan interacti ons and bi o senso rs .Keywords :Green fluo rescent p ro tein Environm ental m icroo rganis m s M o lecular m arker 基因工程微生物(genetically engineered m icroo rgan 2is m s ,GE M S )越来越多地被用于农业害虫控制和污染环境的生物修复,其进入开放的环境后对人类健康和环境的影响引起了人们的广泛关注。
绿色荧光蛋白的研究绿色荧光蛋白(GFP)是一种具有广泛应用潜力的蛋白质。
它最早于1962年由日本科学家Shimomura等人发现于发光蛇鳝体内。
GFP具有天然荧光特性,可以在无需额外处理的情况下发出绿色荧光。
这种荧光特性使得绿色荧光蛋白成为生物显微镜技术中重要的工具,尤其是在细胞和分子生物学领域。
GFP的发现对生物学研究产生了巨大的影响。
科学家通过对GFP的研究,发展出了一系列基于GFP的标记和追踪技术。
通过将GFP与其他感光蛋白质或标记融合,科学家可以实现对细胞、分子和生物过程的实时观察。
绿色荧光蛋白具有三个重要的特点,使其成为生物成像和研究的理想工具。
首先,GFP可以通过外部激发光信号而发出绿色荧光,不需要添加额外的显微染色剂。
这使得GFP成像更加简单和可靠,并且减少了对样本的干扰。
其次,GFP可以在许多不同的物质中发出强烈的荧光。
这意味着它可以用于不同类型的细胞和组织的研究。
第三,GFP蛋白的C末端可以与其他蛋白质发生共价结合,从而实现与其他蛋白质的特异性标记或连接。
这使得科学家可以通过观察和追踪GFP标记的蛋白质来了解其在细胞和生物过程中的功能和动态。
GFP的在显微镜技术中的应用已经得到了广泛的验证和应用。
通过将GFP标记的蛋白质导入细胞中,科学家可以实时观察这些蛋白质在细胞内的位置和动态变化。
这种技术被广泛应用于细胞分裂、细胞分化和细胞运动等领域的研究。
此外,GFP也被用于追踪细胞迁移、信号传导和细胞互作等生物过程。
这些应用在研究癌症、神经系统疾病和生物发育等领域都具有重要的价值。
除了在生物学研究中的应用,GFP还被广泛应用于生物医学和环境科学中。
绿色荧光蛋白的高度荧光性能使其成为生物传感器的理想选择。
通过将GFP与特定的检测分子或基因组合,科学家可以设计出高灵敏度和高选择性的生物传感器来检测特定的目标物质。
这种荧光传感器可用于检测环境中的有害物质、药物治疗的有效性、疾病的早期诊断等。
荧光pcr技术的基本原理和过程-回复荧光PCR(Polymerase Chain Reaction)是一种常用的分子生物学技术,因其灵敏性高、特异性强和操作简便而被广泛应用于基因检测、疾病诊断和研究等领域。
本文将以荧光PCR技术的基本原理和过程为主题,详细介绍该技术的原理、实验步骤和应用。
一、荧光PCR技术的基本原理荧光PCR技术是基于传统PCR技术的改进和发展而来,其核心原理包括PCR扩增、靶标检测和数据分析。
与传统PCR相比,荧光PCR具有更高的灵敏性和特异性,可以检测更低浓度的靶标,并通过荧光信号实时监测扩增结果。
1. PCR扩增PCR扩增是荧光PCR技术的第一步,其主要目的是在初始的DNA模板中扩增出目标序列,其中包括三个基本步骤:变性、退火和延伸。
在变性步骤中,将PCR反应体系加热至95C,使DNA双链解开,获得两条单链DNA模板;在退火步骤中,将反应温度降至50-60C,使引物与目标序列特异性结合;在延伸步骤中,将反应温度升至72C,加入DNA聚合酶,在引物的引导下,延伸新的DNA链。
2. 靶标检测在荧光PCR中,一般采用两种靶标检测方法:探针法和染料法。
探针法是将含有荧光探针的PCR引物引入反应体系中,在PCR过程中靶标序列的扩增将释放出荧光信号;染料法则是将染料直接加入PCR反应体系中,靶标序列的扩增将导致染料的荧光信号变化。
3. 数据分析荧光PCR技术不仅可以实时监测PCR扩增结果,还可以通过数据分析得到更加准确的结果。
数据分析的关键是设置一个合适的阈值,判断荧光信号是否超过阈值,从而确定是否存在目标序列。
此外,还可以利用扩增曲线的数据进行定量分析,得到目标序列的初始含量。
二、荧光PCR技术的实验步骤荧光PCR技术的实验步骤包括实验准备、荧光PCR体系的构建、PCR扩增、靶标检测和数据分析。
下面将详细介绍每个步骤的操作要点:1. 实验准备首先需要准备实验所需的试剂和仪器,并对工作区域进行消毒。
绿色荧光蛋白技术在细胞生物学研究中的应用绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)技术是一种在细胞生物学研究中广泛应用的技术。
GFP技术利用从海洋放线菌(Aequorea victoria)获得的GFP基因,通过基因工程技术将其导入到目标细胞中,从而实现对目标细胞的可视化和追踪。
GFP技术在细胞生物学研究中的应用非常广泛。
下面将从细胞标记、蛋白质定位和基因表达调控等几个方面来详细介绍。
首先,GFP技术可以用于细胞标记。
通过将GFP基因导入到目标细胞中,可以实现对细胞的可视化标记。
这对于细胞追踪、细胞分化以及研究细胞生命周期等都非常有意义。
例如,在神经科学研究中,研究人员可以将GFP基因导入到神经元中,通过观察GFP的荧光表达来跟踪神经元的生长和连接过程。
另外,GFP技术也可以辅助研究细胞分化。
将GFP基因与特定的分化标记基因组合,可以通过荧光观察该细胞的分化状态。
其次,GFP技术可以用于蛋白质定位研究。
将GFP与目标蛋白质序列相连,可以通过荧光观察该蛋白质在细胞内的定位位置。
这对于研究蛋白质的运输、定位以及功能都非常重要。
例如,在细胞生物学研究中,可以将GFP与细胞质蛋白、核蛋白或细胞器蛋白等相连,通过观察GFP的荧光表达来确定蛋白质在细胞中的位置。
这种定位研究可以帮助我们更好地理解蛋白质的功能。
此外,GFP技术还可以用于基因表达调控研究。
通过将GFP与目标基因的调控序列相连,可以通过观察GFP的荧光表达来研究基因的表达调控机制。
例如,在遗传学研究中,可以将GFP与特定的启动子相连,通过观察GFP的荧光表达来研究该启动子对于基因表达的调控作用。
此外,GFP技术还可以结合其他技术,如荧光共振能量转移(FRET)、荧光染料和激光共聚焦显微镜等,来进一步提高荧光标记的灵敏度和分辨率。
这些组合应用可以实现对细胞和细胞器更加精确的观察和定位。
总而言之,绿色荧光蛋白技术在细胞生物学研究中具有广泛的应用。
石河子大学分子生物学实验结课论文绿色荧光蛋白(GFP)原核表达分析学生姓名学号专业年级、班级指导教师所在学院中国·新疆·石河子2016年1月绿色荧光蛋白(GFP)原核表达分析摘要:本实验主要探讨目的蛋白(GFP)在大肠杆菌中的表达的情况以及鉴定目的蛋白形成的是包涵体还是可溶性蛋白。
本实验先对菌液进行培养、活化、然后采用IPTG分别对其不同时间点的诱导,用SDS-PAGE来确定目的蛋白的可溶性及其分子量,掌握GFP 诱导不同时间的表达情况的检测方法。
关键词:绿色荧光蛋白;SDS-PAGE;原核表达1 前言1.1实验目的掌握聚合酶链式反应(PCR)的原理和操作方法;了解重组载体的构建方法;锻炼学生查阅文献资料、设计与优化实验的能力;加强学生对化学生物学中常用研究方法的认知。
1.2实验背景绿色荧光蛋白(green fluorescent protein GFP) 是源于多管水母属等海洋无脊椎动物的发光蛋白,其在蓝光或紫外光下可发出明亮的绿色荧光,可以作为报告基因检测蛋白的特异性表达或进行细胞定位研究。
与以往lacZ、CAT 等报告基因相比,有很多无可比拟的优越性: GFP 不具有种属依赖性,在多种原核和真核生物细胞中都表达;荧光强度高,稳定性高;不需要反应底物与其他辅助因子,受蓝光激发产生绿色荧光,尤其适用于体内的即时检测;另外GFP 分子量小,易于融合,适用于多种转化方式,对受体无毒害,安全可靠;并且通过替换一些特殊氨基酸,可以使之产生不同颜色的光,从而适应不同的研究需要。
正是由于GFP 检测具有高灵敏度,操作简单,无需使用同位素等优点,近年来广泛用于基因的表达与调控、蛋白质的定位、转移以及相互作用、信号传递、转染与转化,以及细胞的分离与纯化等研究领域。
绿色荧光蛋白还在监测目的基因表达、研究细胞内物质代谢及追踪细胞系的分化等方面有着广泛应用。
采用GFP作为标记基因,可直接收集转化细胞供实验,缩短了筛选时间、减少对细胞活性的影响并可作为活体标记,为研究发育的基因调控和分子机制提供了一种简洁有效的手段。
绿色荧光蛋白生产
绿色荧光蛋白(GFP)生产可以通过基因工程方法实现。
以下是一种常见的方法:
1.选择合适的宿主细胞:常用的宿主细胞包括大肠杆菌(E. coli)、酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)等。
2.构建表达载体:将GFP的基因序列克隆到适当的表达载体中。
表达载体通常包括启动子和转录终止子,以控制GFP基因的转录和翻译。
3.转化宿主细胞:将构建好的表达载体导入宿主细胞中。
大肠杆菌可以通过热激转化、电穿孔法或化学法等方法实现转化;酵母菌则可以通过电穿孔法或酵母转化法转化。
4.培养和诱导表达:培养转化后的宿主细胞,并在适当的条件下诱导GFP的表达。
诱导方式可以是添加适当浓度的诱导剂(如IPTG)或改变培养条件(如温度、pH等)。
5.收集和纯化:收集培养物中的细胞,破碎细胞膜并用适当的方法纯化GFP。
常见的纯化方法包括亲和层析、凝胶过滤、电泳等。
值得注意的是,GFP是自然界中一种存在于水母的蛋白,其产生绿色荧光的机理是通过吸收蓝色光激发后发出绿色荧光。
因此,生产GFP时需提供适当的蓝光源来激发其发光。
绿色萤光蛋白 (green fluorescent protein),简称GFP,这种蛋白质最早是由下村修等人在1962年在一种学名Aequorea victoria的水母中发现。其基因所产生的蛋白质,在蓝色波长范围的光线激发下,会发出绿色萤光。这个发光的过程中还需要冷光蛋白质Aequorin的帮助,且这个冷光蛋白质与钙离子(Ca2+)可产生交互作用。 由水母Aequorea victoria中发现的野生型绿色萤光蛋白,395nm和475nm分别是最大和次大的激发波长,它的发射波长的峰点是在509nm,在可见光绿光的范围下是较弱的位置。由海肾(sea pansy)所得的绿色萤光蛋白,仅有在498nm有一个较高的激发峰点。 在细胞生物学与分子生物学领域中,绿色萤光蛋白基因常被用作为一个报导基因(reporter gene)。一些经修饰过的型式可作为生物探针,绿色萤光蛋白基因也可以克隆到脊椎动物(例如:兔子上进行表现,并拿来映证某种假设的实验方法。 2008年10月8日,日本科学家下村修(伍兹霍尔海洋生物学研究所)、美国科学家马丁·查尔菲(哥伦比亚大学)和钱永健(加利福尼亚大学圣迭戈分校)因为发现和改造绿色荧光蛋白而获得了当年(2008)的诺贝尔化学奖。
GFP的性质
GFP荧光极其稳定,在激发光照射下,GFP抗光漂白(Photobleaching)能力比荧光素(fluorescein)强,特别在450~490nm蓝光波长下更稳定。 GFP需要在氧化状态下产生荧光,强还原剂能使GFP转变为非荧光形式,但一旦重新暴露在空气或氧气中,GFP荧光便立即得到恢复。而一些弱还原剂并不影响GFP荧光。中度氧化剂对GFP荧光影响也不大,如生物材料的固定、脱水剂戊二酸或甲醛等。 GFP融合蛋白的荧光灵敏度远比荧光素标记的荧光抗体高,抗光漂白能力强,因此更适用于定量测定与分析。但因为GFP不是酶,荧光信号没有酶学放大效果,因此GFP灵敏度可能低于某些酶类报告蛋白。 由于GFP荧光是生物细胞的自主功能,荧光的产生不需要任何外源反应底物,因此GFP作为一种广泛应用的活体报告蛋白,其作用是任何其它酶类报告蛋白无法比拟的。
GFP在肿瘤发病机制研究中的应用
GFP是一个分子量较小的蛋白,易与其他一些目的基因形成融合蛋白且不影响自身的目的基因产物的空间构象和功能。GFP 与目的基因融合,将目的基因标记为绿色,即可定量分析目的基因的表达水平,显示其在肿瘤细胞内的表达位置和量的变化,为探讨该基因在肿瘤发生、发展中的作用及其分子机制提供便利条件。 在肿瘤的形成过程中,增殖和凋亡是一对相互矛盾的统一体。若肿瘤细胞凋亡占优势,肿瘤组织将长期处于休眠状态或自行消亡。肿瘤细胞的凋亡受凋亡相关基因调控。用GFP转染肿瘤细胞凋亡相关基因,并与正常组织进行比较,则大致可判断此基因为抑制肿瘤细胞凋亡的基因;反之,为促进肿瘤细胞凋亡的基因。 肿瘤细胞浸润是肿瘤细胞粘连、酶降解、移动和基质内增殖等一系列过程的表现,其根本原因在于肿瘤细胞内某些基因表达异常。利用GFP 的示踪特性,研究肿瘤细胞内某些基因异常表达与肿瘤细胞浸润的关系,即可揭示肿瘤细胞浸润的某些机制。 发现过程
1994年,华裔美国科学家钱永健(Roger Y Tsien)开始改造GFP,有多项发现。世界上用的大多数是钱永健实验室改造后的变种,有的荧光更强,有的黄色、蓝色,有的可激活、可变色。到一些不常用做研究模式的生物体内找有颜色的蛋白成为一些人的爱好,现象正如当年在嗜热生物中找到以后应用广泛的PCR用多聚酶后的一波浪潮。不过真发现的有用东西并不很多。成功的例子有俄国科学院生物有机化学研究所Sergey A. Lukyanov实验室从珊瑚里发现其他荧光蛋白,包括红色荧光蛋白。 生物发光现象,下村修和约翰森以前就有人研究。萤火虫发荧光,是由荧光酶(luciferase)作为酶催化底物分子荧光素(luciferin),有化学反应如氧化,以后产生荧光。而蛋白质本身发光,无需底物,起源是下村修和约翰森的研究。 下村修和约翰森用过几种实验动物,和本故事相关的是学名为Aequorea victoria的水母。1962年,下村修和约翰森等在《细胞和比较生理学杂志》上报道,他们分离纯化了水母中发光蛋白水母素。据说下村修用水母提取发光蛋白时,有天下班要回家了,他把产物倒进水池里,临出门前关灯后,依依不舍地回头看了一眼水池,结果见水池闪闪发光。因为水池也接受养鱼缸的水,他怀疑是鱼缸成分影响水母素,不久他就确定钙离子增强水母素发光。1963年,他们在《科学》杂志报道钙和水母素发光的关系。其后Ridgway和Ashley 提出可以用水母素来检测钙浓度,创造了检测钙的新方法。钙离子是生物体内的重要信号分子,水母素成为第一个有空间分辨能力的钙检测方法,是目前仍用的方法之一。 1955年Davenport和Nicol发现水母可以发绿光,但不知其因。在1962 年下村修和约翰森在那篇纯化水母素的文章中,有个注脚,说还发现了另一种蛋白,它在阳光下呈绿色、钨丝下呈黄色、紫外光下发强烈绿色。其后他们仔细研究了其发光特性。1974年,他们纯化到了这个蛋白,当时称绿色蛋白、以后称绿色荧光蛋白GFP。Morin和Hastings提出水母素和GFP之间可以发生能量转移。水母素在钙刺激下发光,其能量可转移到GFP,刺激GFP发光。这是物理化学中知道的荧光共振能量转移(FRET)在生物中的发现。 下村修本人对GFP的应用前景不感兴趣,也没有意识到应用的重要性。他离开普林斯顿到 Woods Hole海洋研究所后,同事普腊石(Douglas Prasher)非常感兴趣发明生物示踪分子。1985年普腊石和日裔科学家Satoshi Inouye独立根据蛋白质顺序拿到了水母素的基因(准确地说是cDNA)。1992年,普腊石拿到了GFP的基因。有了cDNA,一般生物学研究者就很好应用,比用蛋白质方便多了。 普腊石1992年发表GFP的cDNA后,不做科学研究了。他申请美国国家科学基金时,评审者说没有蛋白质发光的先例,就是他找到了,也没什么价值。一气之下,他离开学术界去麻省空军国民卫队基地,给农业部动植物服务部工作。当时他如果花几美元,就可以做一个一般研究生都能做,但是非常漂亮的工作:将水母的GFP基因放到其他生物体内,比如细菌里,看到荧光,就完全证明GFP本身可以发光,无需其它底物或者辅助分子。 将GFP表达到其它生物体这项工作,1994年由两个实验室独立进行:美国哥伦比亚大学做线虫的Marty Chalfie实验室,和加州大学圣迭哥分校、Scripps海洋研究所的两位日裔科学家Inouye和Tsuji。 水母素和GFP都有重要的应用。但水母素仍是荧光酶的一种,它需要荧光素。而GFP蛋白质本身发光,在原理上有重大突破。 Chalfie的文章立即引起轰动,很多生物学研究者纷纷将GFP引入自己的系统。在一个新系统表达GFP就能在《自然》、《科学》上发表文章,其实不过是跟风性质,没有原创性。 纵观整个过程,从1961年到1974年,下村修和约翰森的研究遥遥领先,而很少人注意。如果其他生化学家愿意,他们也可以得到水母素和GFP,技术并不特别难。在1974年以后,特别是八十年代后,后继的工作,很多研究生都很容易做。其中例外是钱永健实验室发现变种出现新颜色,并非显而易见。
绿色荧光蛋白的应用
1、骨架和细胞分裂 Kevin Sullivan's 实验室 酵母菌内SPB 和微管动力学 酵母菌中肌动蛋白的动力 果蝇中MEI-S332蛋白 果蝇有丝分裂和mRNA运输 网丙菌属细胞骨架 RNA剪切因子的核内运输 网丙菌属的趋化作用 网丙菌属中细胞骨架动力和细胞运动 核动力 网丙菌属中细胞动力 细胞骨架动力和胞内运输 2、细胞器动力学和泡囊运输 用GFP显示小囊运输 用GFP观察TGN运输 细胞骨架动力学和胞内运输 3、发育生物学 用GFP观察线虫的神经发育 分析果蝇神经发育的不对称性细胞分裂 线虫Lin-14 Fischbach lab 用GFP观察网丙菌属的形态发生学 GFP在小鼠发育中的标记方法 4、神经生物学 神经极性发育 tracking intracellular transport of peptide neurotransmitters using GFP Allen Lab Enhancer trapping using tau-GFP as reporter localized to axons 5、其他应用 Cell surface organization in Natural Killer cells Dan Davis localization of calmodulin in S. pombe with GFP GFP-plakoglobin and expression plasmids Klymkowsky lab Molecular Motion Laboratory Yale University Measuring diacylglycerol in vivo with a GFP-PKC chimera Tobias Meyer Bentley Lab using GFP for on-line bioprocess monitoring & control Tracking viral proteins with GFP fusions 6、GFP vectors and technology Clontech Inc.Supplier of constructs for making GFP fusions DeltaVision 3D microscopy platform optimized for imaging GFP in living cells in real time GFP Expression Truly Amazing Web Site about GFP technology Universal Imaging Corp. makers of the MetaGFP image processing platform Quantum Biotechnologies IncSuppliers of GFP and BFP constructs GFP in Arabidopsis BabCo/Covance antibody to GFP Lightools GFP plate illumination systems GFP in Chlamydomonas 7、Other Interesting GFP Links GFP Resources for Teachers Picture of Aequoria victoria, source of GFP Structure of green fluorescent proteinFull text of Yang et al Nature Structural Bio paper Table of GFP mutant forms Optics in Cell Biology