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1、绿色荧光蛋白——将色彩引入生命科学研究GFP——BringtheColorstotheStudyforLifeScience南京师范大学生命科学学院张朝2011.11.9绿色荧光蛋白的分子生物学 及其应用TheNobelPrizeinChemistry2008"forthediscoveryanddevelopmentofthegreenfluorescentprotein,GFP"OsamuShimomuraMartinChalfieRogerY.TsienMarineBiologicalLaboratory, WoodsHole,MA,
2、USA;BostonUniversityMedicalSchoolMassachusetts,MA,USAColumbiaUniversity NewYork,NY,USAUniversityofCalifornia SanDiego,CA,USA;HowardHughesMedicalInstitute2008年诺贝尔化学奖获得者及其贡献下村修，日本人，名古屋大学理学博士毕业后赴美，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。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。钱永健，美籍华裔，现为美国加州
3、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年沃尔夫医学奖得主。其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，他被认为是这方面公认的先驱。马丁·沙尔菲，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。1962年Shimomure等首先从维多利亚水母(AequoreaVictoria)中分离出了GFP(Green-FluorescentProtein)。绿色荧光蛋白的研究史维多利亚水母(Aequo
4、reaVictoria)Atesttubecontainingasampleofacyan(greenish-blue)fluorescentproteinfromaseaanemoneilluminatedbyultra-violetlightfrombelow.水母体内有一种发光蛋白——Aequorin，它与钙离子结合时会发出蓝光，这道蓝光立刻被一种蛋白吸收，从而发出绿色萤光。这种捕获蓝光、发出绿光的蛋白质，就是GFP水母发光蛋白发出的蓝光通过能量转移激发GFP发出绿光水母发光蛋白脱辅水母发光蛋白+氧化荧光素+蓝光绿色荧光蛋白绿光水母素
5、在钙离子的刺激下发光，其能量可转移到GFP上，刺激GFP发光。这是物理化学中已知的荧光共振能量转移（FRET）在生物中的发现。钙离子蓝光发光过程下村修下村修因此成为首位从水母中分离出GFP，并发现这种蛋白质在紫外光下呈亮绿色的科学家，他被誉为生物发光研究的第一人1992年Prasher等克隆了GFP基因的cDNA，并分析了GFP的一级结构。绿色荧光蛋白的研究史马丁·沙尔菲如果说下村修是绿色荧光蛋白的“接生婆”，沙尔菲则是绿色荧光蛋白的价值发现者。马丁·沙尔菲等对实现GFP的基因表达做出了突出的贡献他获奖的主要贡献在于向人们展示了绿色荧光蛋白
6、作为发光的遗传标签的作用。绿色荧光蛋白的研究史1994年Chalfie等首次在大肠杆菌细胞和线虫中表达了GFP，开创了GFP应用研究的先河。钱永健钱永健在改造GFP方面取得了卓越的成就。1995年，他完成的单点突变（S65T）显著提高了GFP的光谱性质，起荧光强度和光稳定性也大大增强。钱永健的主要贡献在于利用GFP来追踪追踪多种生物细胞进行的生物反应，他是这方面公认的先驱。之后很快发现GFP能在多种异源细胞中表达，GFP在细胞学、分子生物学和医学、病毒学等领域中迅速掀起了一股热潮。1997年10月18-22日在美国New-Jersey专门召
7、开了一次关于GFP的国际会议。绿色荧光蛋白的研究史2007年1月7日，东北农业大学刘忠华教授主持的转基因克隆猪课题获得成功。中国首例绿色荧光蛋白转基因克隆猪成功产下2头具有绿色荧光遗传特征的小猪。这是继美国、韩国、日本之后第四例成功通过体细胞核移植方式生出的绿色荧光蛋白转基因克隆猪。绿色荧光蛋白的研究史绿色荧光蛋白的结构解析绿色荧光蛋白的结构解析维多利亚水母GFP的cDNA编码区全长717nt绿色荧光蛋白的结构解析维多利亚水母GFP由238aa组成，分子量约27kD绿色荧光蛋白的结构解析GFP晶体结构显示,蛋白质中央是一个罐形结构,长420
8、nm,宽240nm,由11个围绕中心α螺旋的反平行β折叠组成,荧光基团的形成就是从这个螺旋开始的,罐的顶部由3个短的垂直片段覆盖,底部由一个短的垂直片段覆盖,对荧光活性很重要的生
