荧光蛋白简介
荧光蛋白在某种定义下可以说是革新了生物学研究运用荧光蛋白可以观测到细胞的活动，可以标记表达蛋白，可以进行深入的蛋白质组学实验等等。特别是在癌症研究的过程中，由于荧光蛋白的出现使得科学家们能够观测到肿瘤细胞的具体活动，比如肿瘤细胞的成长、入侵、转移和新生。
荧光蛋白
荧光蛋白发展简史
最早出现的绿色荧光蛋白（green fluorescent protein,GFP）是由下村修等人在1962年在一种学名Aequorea victoria的水母中发现，之后又在海洋珊瑚虫中分离得到了第二种GFP。其中水母GFP是由238氨基酸组成的单体蛋白质，分子量约27KD，GFP荧光的产生主要是在氧气存在下，分子内第67位的甘氨酸的酰胺对第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位酪氨酸的α-2β键脱氢反应之后，导致芳香团与咪唑基结合，这样GFP分子中就形成对羧基苯甲酸唑环酮生色团发出荧光。在搞清楚了这一原理后，GFP被广泛的应用到生物学研究中了，各个厂家如Promega公司、Stratagene公司（包括来自香港中文大学的橙色蛋白制备技术）、Clontech公司（现属Takara公司）等都出产了相应的产品。
但此前穿透性最强的荧光蛋白质也不能帮助研究者看到活体生物体皮下更深层的状况。现在，随着俄罗斯科学院的Dmitriy Chudakov最近培育出穿透性极强的深红色荧光蛋白质，利用荧光蛋白质进行的生物研究领域将出现重大突破。
2008年，美籍华裔科学家钱永健，因研究绿色荧光蛋白方面的突出贡献而获诺贝尔奖
荧光蛋白原理
Chudakov是抓住一个偶然的机会从而培育出这种穿透性超强的深红色荧光蛋白质的。他的一个同事在逛莫斯科宠物商店时发现了一只颜色深红的海葵，出于职业的直觉，他将海葵带了回来；然后，他们对海葵的荧光蛋白质分子进行诱变，最终得到了一种能够在生物体内稳定存在，同时能发出更明亮红光的蛋白质。Chudakov已在人体细胞和青蛙身上测试了这种新的荧光蛋白质。在动物实验中，他发现从外界就可以明显看到这种深红色荧光蛋白质从小动物肌肉组织深处发出的亮光，而同种处于肌肉组织深处的一般荧光蛋白质发出的光则几乎看不见，Chudakov准备下一步在白鼠身上实验这种荧光蛋白质。
斯坦福大学分子影象中心的科学家Zhen Cheng对这项发现评价道：“红色光对生物体组织的穿透性远胜于其他颜色，正因为此，目前有很多科研人员都在努力培育具有高稳定性的红色荧光蛋白质，但截至目前尚没有哪一个比Chudakov培育出的荧光蛋白质更稳定、更明亮，Chudakov培育出的这种深红色荧光蛋白质将大大提高生物体活体成像的质量，并在实时追踪活生物体内深层组织的分子活动上得到广泛的应用”。
同一般荧光蛋白质相比，这种深红色荧光蛋白质能释放出波长更长的光，因而能更好地用于活体动物内脏的深度成像，从而有助于研究人员在活生物体身上非侵入式地进行癌细胞发展和治疗过程的实时研究，使我们对癌症等疾病的发病过程有更深入的了解。而一般荧光蛋白质由于穿透性比较弱，研究人员研究时不得不将肿瘤移植到皮下浅层或其他模拟环境下（如活体解剖成像或活体组织切片成像）进行研究。此前最为成功的荧光蛋白质是一种增强的绿色荧光蛋白质，但其稳定性差，光的穿透性也不如新发现的深红色荧光蛋白质好。
荧光蛋白应用领域
Cheng还预测道，深红色荧光蛋白质可能最终会用于临床治疗。尽管深红色荧光蛋白质的光不足以对整个人体进行成像，但可能应用于对人体皮下相对浅层肿瘤的成像，如黑色素瘤和乳腺癌。
荧光蛋白相关实验
研究人员用特殊处理的荧光蛋白植入老鼠的脑细胞，这些荧光蛋白能够“点亮”神经元，从而使研究人员能够研究大脑是如何处理信息的。该技术被命名为脑彩虹，它的产生让神经科学家们第一次有机会从内部研究活体大脑。当外界信息涌入大脑时，脑彩虹让神经科学家们更加了解神经回路是如何加工信息的。
这项技术源自水母的荧光蛋白质的利用。科学家们发现，把荧光蛋白注入生物大脑可以点亮大脑内部细胞。神经科学家卡尔-施科纳维在《人类发明》的访问中称：“绿色荧光蛋白在一种绿色水母中发现，人们一直好奇为何它是绿色的。经过多年的研究，人们计算出这种绿色荧光蛋白的基因编码。”通过使用非常普通的基因工程技术，你就可以将这种基因植入研究对象的任何细胞，从而使细胞呈现出绿色。绿色荧光蛋白最突出的作用是应用于实验鼠的活体大脑，这样，你就可以在实验鼠生长时研究它们的脑部了。
自绿色荧光蛋白首次使用以来，科学家们还继续开发了各种色彩的荧光蛋白，这些荧光蛋白嵌入神经元以后，单个细胞在“丛林”中显得更加突出。
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荧光蛋白最新研究进展
2012年12月11日，阪大学教授永井健治领导的研究小组日前研发出一种可自主发光的蛋白，植入这种蛋白的癌细胞在实验鼠体内肉眼可见，这种发光蛋白未来或可应用到癌症的早期诊断中。此前的绿色荧光蛋白必须用紫外线照射才能发光，而这种新蛋白可自主发出亮光，有望在早期癌症诊断中发挥作用。
研究人员将一种水母的发光蛋白与荧光蛋白相结合，研发出一种可自主发出明亮光线的新型蛋白。将含有这种蛋白的癌细胞移植到实验鼠体内，观测其在暗箱中的运动情况，可肉眼辨认出明显发光的癌细胞。
绿色荧光蛋白是当代生物学的重要“标识”工具，2008年，日本科学家下村修、美国科学家马丁?沙尔菲和美籍华裔科学家钱永健因在发现和研究绿色荧光蛋白方面做出贡献而分享今年的诺贝尔化学奖。
下村修出生于日本京都府，1960年获得名古屋大学理学博士学位后赴美，先后在美国普林斯顿大学、波士顿大学和伍兹霍尔海洋生物实验所工作。他1962年从一种水母中发现了荧光蛋白，被誉为生物发光研究第一人。
马丁?沙尔菲现年61岁，美国哥伦比亚大学生物学教授，他获奖的主要贡献在于向人们展示了绿色荧光蛋白作为发光的遗传标签的作用，这一技术被广泛运用于生理学和医学等领域。诺贝尔奖评审委员会说，这种蛋白已经成为同时代生物科学研究最重要的工具之一。
钱永健1952年出生于美国纽约，现为美国加州大学圣迭戈分校生物化学及化学系教授、美国国家科学院院士、国家医学院院士，2004年沃尔夫奖医学奖得主。钱永健的主要贡献在于利用水母发出绿光的化学物来追查实验室内进行的生物反应，他被认为是这方面的公认先驱。
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- 参考资料
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1.
科学家发明脑彩虹成像技术 可辅助理解大脑运行?
．搜狐IT新闻．2012-11-12[引用日期2012-11-12]
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2.
可自主发光的荧光蛋白让癌细胞现形?
．生物360．2012-12-16[引用日期2012-12-16]
