绿色荧光蛋白的性质和应用

◆摘 要：绿色荧光蛋白是一种生物发光蛋白，它使我们在不干扰活细胞功能的情况下，能直接观察蛋白分子的变化，是一种极具应用潜力的标记物。我们就绿色荧光蛋白的性质、荧光特性、应用优点和应用进行了论述。

◆关键词：绿色荧光蛋白；性质；应用

绿色荧光蛋白（Green fluorescent protein，GFP）是一种生物发光蛋白，它主要存在于腔肠动物体内。1962年，Shimomura等从多管水母（Aequoria victoria）中分离出一种分子量为20kD的生物蛋白，由于水母整体荧光及提取的蛋白质颗粒荧光都呈绿色，因此，人们将这种蛋白命名为绿色荧光蛋白。

1绿色荧光蛋白的荧光特性

绿色荧光蛋白的发光机制是蛋白在表达后发生折叠环化，形成发色团。绿色荧光蛋白基因表达后，在观察到绿色荧光之前，一般有几小时的延迟期。在未分离到绿色荧光蛋白的基因之前，人们认为绿色荧光蛋白的荧光必須依赖于水母细胞的其它成分。但是，相关研究发现，将绿色荧光蛋白cDNA接在T7启动子下在大肠杆菌中表达，在不加任何外源底物的情况下，紫外光激发就能观察到绿光，这说明绿色荧光蛋白不需要任何水母细胞中的有关物质或外加底物，就能在原核和真核细胞中发光。

2绿色荧光蛋白的应用优点

2.1易于检测，灵敏度高

绿色荧光蛋白的荧光反应只需紫外光或蓝光激发即可，不需要外加底物和辅助因子，在显微镜下甚至肉眼就能观察到绿色荧光。其次，绿色荧光蛋白即使未经纯化，其发射的绿光也是相当强的，在正常室内光线下即可辨别。此外，单细胞水平的绿色荧光表达也可被识别。

2.2对细胞无毒害

目前的研究表明，绿色荧光蛋白对生活的细胞基本无毒害。绿色荧光蛋白基因与目的基因融合后，对目的基因的结构和功能没有影响，经其转化后的细胞仍可连续传代。

2.3可直接用于活细胞测定

绿色荧光蛋白能在异源细胞内表达，而且它的分子量较小，N-端和C-端都能进行蛋白的融合，因此它是理想的标记物，可进行活细胞实时定位观察。如在活细胞中直接观察蛋白向细胞核、内质网的运动状态，还可实时观察在外界信号的刺激下目的蛋白的变化过程。

3绿色荧光蛋白的应用

3.1新型的报告基因

绿色荧光蛋白作为报告基因，广泛应用于转基因动物研究中。无需添加任何底物，通过荧光显微镜就能显示目的基因在动物中的表达情况。由于绿色荧光蛋白能自发荧光，且能耐受甲醛的处理，因此在对转基因动物组织进行切片时，只需观察绿色荧光蛋白的荧光分布即可知道目的基因在组织中的表达情况。如鸡β-肌动蛋白启动子连接绿色荧光蛋白cDNA在转基因小鼠中表达，肌肉、胰腺、肾和心脏均可观察到绿色荧光。

3.2发育分子机理研究

发育过程在细胞水平上看是细胞生长分化的结果，从分子水平上看是基因在不同时间和空间选择性表达的结果。绿色荧光蛋白可以作为活体标记，在原位观察细胞的生长和运动。这对线虫、斑马鱼等透明的动物来说，无疑是非常有效的。绿色荧光蛋白可在特定的神经元中表达，这在线虫发育过程中可以非常方便的检测到。未来绿色荧光蛋白将成为解开生物发育分子机制之谜的一把有效钥匙。

3.3用于临床检验

绿色荧光蛋白标记的抗原或抗体将取代传统的免疫学标记，绿色荧光蛋白标记将成为一种简便、快速的免疫诊断新技术。它与一般的标记物相比，有如下优点：①对光稳定；②对抗原或抗体的标记效率为100%；③由于是直接的抗原抗体反应，不需要再加任何底物，因而方便、快速，且没有背景的干扰。

4小结

绿色荧光蛋白的出现，使我们在不干扰活细胞功能的情况下，能直接观察蛋白分子的变化，结果可靠，操作简单、方便，费用低廉。绿色荧光蛋白作为活细胞的分子探针，今后将广泛用于对基因表达调控、转基因动物、蛋白定位、运动变化、大分子之间的相互作用等各个方面的研究。

参考文献

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作者简介

秦永亭（1984—），男，山东潍坊人，硕士，讲师，江苏护理职业学院教师，主要从事解剖、生理教学和神经电生理的研究工作。