荧光蛋白--“绚丽多彩”的故事
荧光点亮神经彩虹
Brainbow：荧光点亮神经彩虹FranklinWhite发表于 2015-08-28 16:15图片来自：Tamily Weissman, Harvard University上图中的景象不是黑夜中的奇幻梦境，也不是艺术家的创作，而是神经细胞交织成的网络，这些细胞来自一只小鼠脑中的海马区域。
平时我们所见到的大脑标本都是灰白暗淡的颜色，而这种名叫“Brainbow”的技术则显得格外惊艳，神经细胞们个个分明，闪耀着五彩光芒。
另一张展示了小脑结构的“神经彩虹”。
图片来自：Tamily Weissman, Harvard University大脑是如何变成彩虹的？这要从荧光蛋白的故事开始说起。
绿色荧光蛋白：色彩的开端这些美丽的颜色都是荧光，当分子吸收能量达到激发态后，它们会在较短时间内再回到比较稳定的基态，并且通过发光的方式重新释放出能量，这个过程中产生的就是荧光。
在一般的细胞中，原本没有那么多能发出各色荧光的物质，让它们发光，靠的是人为引入的荧光标记。
而在这些荧光标记中，绿色荧光蛋白就是最为经典的一个。
绿色荧光蛋白是来自海洋的馈赠，它来自一种发光水母。
在上世纪60年代，日裔科学家下村修（Osamu Shimomura，下村脩）和美国科学家约翰森（Frank H. Johnson）首先揭开了水母发光的秘密。
一开始，他们从这些水母中提取到了水母发光蛋白（aequorin），在钙离子的作用下，这种蛋白质会发出蓝光。
然而，在水母身上，人们最终观察到的却是绿色的荧光，将蓝光转化为绿光的，就是水母体内的另外一种蛋白质——绿色荧光蛋白。
发出绿色荧光的水母。
图片来自：shiro1000.jp更多的色彩在发现之初，生物学家们就意识到了这种发光蛋白的价值，如果能在其他的细胞、生物组织中引入这样的蛋白质，那么在显微镜下，我们所看到的画面也就能变得更加清晰而且多彩了。
上世纪80年代，普鲁切（Douglas Prasher）成功地克隆出了水母中编码绿色荧光蛋白的基因，这使得荧光蛋白标记的大量应用成为了可能。
绿色荧光蛋白的发展史
绿色荧光蛋白的发展史绿色荧光蛋白，顾名思义，就是能发出绿色荧光的蛋白质。
听起来有点神奇吧？你要是早些年问我，绿色和蛋白质怎么能扯上关系，我肯定一脸懵逼。
可是，科学家的脑洞大开，绿色荧光蛋白（GFP）就这样在实验室里大放异彩。
还记得第一次听到GFP的时候，我真是震惊得差点把嘴巴张到地板上。
谁能想到，这种小小的蛋白质，居然能够为科学家们打开一扇通往新世界的大门。
绿色荧光蛋白的故事，得从20世纪60年代说起。
当时，有一个叫做野口明的日本科学家，他是个对海洋生物充满好奇的人，尤其是那些能发光的海洋生物。
你知道，海洋里不光有大白鲨、海豚，还有不少会发光的“怪物”。
这些发光的生物怎么发光，怎么那么神奇，野口明当时就一头扎进了研究中。
后来，他发现了一种叫“水母”的小家伙，它身上有一种天然的绿色荧光。
他看到水母在水中发出绿光，就好像一个迷你版的星空，漂亮得不行。
再后来，这种天然的发光物质就被人类给挖掘出来了。
到了1994年，科学家们通过基因工程技术把这种蛋白质从水母里提取了出来，还让它在大肠杆菌里发光，成功了！想想看，当时整个实验室的人都快疯了，大家都知道，这个蛋白质能帮助人类了解很多以前无法观察到的细节。
换句话说，GFP不仅仅是发光，它还给了科学家们一种看透细胞内部的“超级眼睛”。
什么基因在表达？什么蛋白质在工作？这一切不再是谜团。
有了绿色荧光蛋白后，科研工作简直是“芝麻开门”。
通过“标记”技术，科学家们把GFP和其他物质结合，打个比方，这就像是在黑暗中给重要物体装上了一个霓虹灯，让你一眼就能看到。
最关键的是，GFP不需要复杂的化学试剂或者特殊的染料，就能发光。
所以，研究细胞内的动态过程不再是“天方夜谭”。
只要把GFP基因插入细胞，它就能自己发光，甚至可以实时观察到细胞的变化，简直比X光还要方便。
随着研究的深入，GFP不仅被应用到生物学和医学领域，连工程学、材料学也都找到了它的身影。
你想，绿色荧光蛋白在医学研究中有多大的用处！科学家可以用它来追踪癌细胞的扩散，研究病毒如何感染宿主，甚至搞清楚药物的效果如何。
生物光的真谛：绿色荧光蛋白——2008年诺贝尔化学奖
ＧＰ 个单独细胞 们眼睛里 的视紫红质利用维生素来 探 明水母素发光的原理：水母 素在 现 ，Ｆ 使这种线虫 的６ ９ ２年 ，沙 尔菲分 感光 。这 些 “ 光 团 ”必须 是专 钙 的刺激下其能量可以转移 到绿色 呈现 了颜色 。１ ９ 发 Ｆ 蛋 白，从而刺激绿色蛋 白发 光。他 离到水母 发光蛋 白的配对物 Ｇ Ｐ， 门为了发光而 生成 的，并且被仔 细 Ｆ 在水母 地插入 到该蛋 白质分子 内，不同的 们在 《 科学》杂志报道 了新 的研究 并发现作 为辅助 蛋 白的 Ｇ Ｐ 中的功能是将其所产生 的蓝光转换 是，Ｇ Ｐ 制光 的部位是其 自身 的 成 果 ：钙 和 水母 素发光 的关 系 。 Ｆ控 为 绿 光 。 这 是 因此 它 们 之 间进 行 能 １７ 年 ， ９４ 丁村修纯化这种绿色 部分 ，仅 由氨基酸构建而成 ，该
沙尔菲 １４ ９ ７出 生 于美 国 芝 加 用绿色荧光 蛋 白来追踪 并查 哥 ，１ ７ 年获得 哈佛大学神经生物 实生命体 内的生物化 学反应 ９７
学博士学位 ，１８ 年任美 国哥伦 比 ９２ 光蛋 白发光 的遗传标 签作用，从而
而荣膺 ２ ０ 年化学奖 ，成 为 ０８
Ｆ 亚大学 生物学 教授 。他探 明绿色荧 Ｇ Ｐ工程 领域 的公认先 驱 。
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之后 ，在 ０ 存在 下，分子 内第 ６ ２ ７
美妙的生物荧光分子与好奇的生物化学家
美妙的生物荧光分子与好奇的生物化学家做出应获诺贝尔奖工作的科学家，几十年默默无闻；被广泛应用的分子，很少人知其发现者；原始论文鲜为人知，后继论文倒很热门；曾失明的人，发现了美丽的发光蛋白；低调的父亲，出了高调的儿子。
这里简介一项生物化学研究，讲一个科学家的故事，还讨论一个问题：是否活着的科学家中还有因好奇而做科学研究？本文和我2002年一篇文章相同，不是预测诺贝尔奖，而是介绍值得获奖的工作。
名单上不包括可以获奖、但其工作不值得获奖者。
相反，本文的主人公可能被埋没得不到奖，但他的工作很值得介绍。
生物发光和荧光蛋白现在研究生物的人，几乎都知道绿色荧光蛋白（GFP），但常常不知或搞错其发现者。
毫无争议的发现者是日裔美国科学家下村修（Osamu Shimomura，下村脩）和已故美国科学家约翰森（Frank H. Johnson）。
他们1961到1974年发现两种发光的蛋白质：水母素（aequorin）和GFP。
生物发光现象，下村修和约翰森之前就有人研究。
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。
而发现蛋白质本身发光，无需底物，起源于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，回头看一眼水池，结果见水池闪闪发光。
因为养鱼缸的水也流到同一水池，他怀疑是鱼缸排出的成分影响水母素，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。
1967年Ridgway和Ashley提出检测钙的新方法：用水母素。
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。
荧光蛋白在细胞生物学中的应用
荧光蛋白在细胞生物学中的应用荧光蛋白（Fluorescent Protein,简称FP）是一种能够自发发射绿色光的蛋白质，被广泛应用于现代细胞生物学中。
它通过标记蛋白质、表达特定基因等方法，帮助科学家们观察细胞内分子的运动和互动，揭示生命的奥秘。
一、荧光蛋白的发现荧光蛋白最早发现于海葵，由日本科学家上田英寿于1961年发现。
上田利用UV光照射海葵的蛋白质，使其发射出绿色光芒。
这项研究开创了细胞标记的新时代。
后来，科学家发现荧光蛋白并不局限于海葵，许多物种都可以分泌这种神奇的蛋白质。
以青蛙黑脂肪细胞表达重组绿色荧光蛋白（recombinant green fluorescent protein，简称rGFP）为例，可以在细胞内直接观察蛋白质运动以及互相作用的行为。
这一发现在细胞生物学领域引起了巨大的反响，并在细胞物理学、分子生物学和神经生物学等多个领域得到了广泛的应用。
二、荧光蛋白的基本原理荧光蛋白是一种生物发光染料。
它由一个β桶型的结构组成，中心是一个色氨酸残基，周围有11种不同的丙氨酸染色基团。
当光照射到这些染色基团时，它们会吸收光的能量，并释放出一个高能电子。
该电子随后会被传递到色氨酸残基上，释放出一束特定波长的荧光光。
荧光蛋白的行为受许多因素的影响，如环境、 pH值、类似荧光素的色素和其它静电基团的存在。
但是，较为普遍的是，普通的荧光蛋白因环境的不同而发射的光是单一的绿色。
此外，在高温、低氧等恶劣环境下，荧光蛋白的荧光效率会下降。
三、荧光蛋白的应用1. 在体内标记某一分子荧光蛋白可以通过基因工程技术加入到动物或人体细胞内，作为某一个分子的标记。
比如利用绿色荧光蛋白标记肝带状病毒中的核酸，以便直接观察病毒的复制过程。
通过观察荧光信号的强度和时间变化，可以获得关于分子的很多信息，例如空间位置、分布情况和动态变化等。
2. 诊断疾病荧光蛋白在诊断疾病方面也有非常广泛的应用。
例如：可以通过将荧光蛋白与抗体结合，制成检测试剂盒，用于检测蛋白质或病毒的存在与否；或在很小很深的病灶内，通过荧光信号的强度来成像，辅助手术医生进行诊疗。
21世纪的显微镜神奇的荧光蛋白
21世纪的显微镜神奇的荧光蛋白据美国《连线》杂志报道，凭借在绿色荧光蛋白质(GFP)研究领域取得的重要成就，3位科学家获得了今年的诺贝尔化学奖，他们分别是马丁，查尔菲、钱永健和下村修。
绿色荧光蛋白质可以帮助科学家了解细胞机制如何工作。
利用转基因技术，所有细胞和动物都可以产生荧光蛋白质。
康涅狄格学院化学家、《泼光基因》作者马克?齐默将绿色荧光蛋白质称之为“21世纪的显微镜”。
通过让基因携带绿色荧光蛋白质――与瘤转移或大脑功能有关的基因――科学家只需通过寻找荧光便可知道基因何时以及为什么“开启”。
齐默在其网页上写道：“由于绿色荧光蛋白质能够发出荧光，科学家可以照亮细胞并等待与绿色荧光蛋白质有关的绿色荧光出现。
”从下面的8张图片，我们将看到绿色荧光蛋白质在科学研究和艺术领域发挥作用的美丽而令人惊讶的例子。
1水晶水母3位诺贝尔奖得主第一次分离出的荧光基因，就是从上面照片中的这种水晶水母体内获得的。
2会发光的老鼠图片中的小老鼠是1997年7月在大阪大学降生的，它们是第一种能够在夜里发光的哺乳动物。
研究人员可利用荧光老鼠研究胎儿发育。
3脑内连接在首次发现绿色荧光基因之后，一系列其它颜色的基因又陆续浮出水面，允许科学家一次性跟踪一种以上的蛋白质。
这张图片出自杰夫?利希曼之手，展现了大脑内的连接，图片中美丽的“彩虹”就是神经系统网络。
4两只荧光猪这两只荧光猪诞生于中国黑龙江省哈尔滨东北农业大学的实验室。
它们的发光本领并不是转基因技术的直接产物，而是从其经过基因改造的母亲那里遗传而来。
5发红光的猫左侧的猫由韩国研究人员2007年晚些时候打造，能够在紫外线下发出红光。
某些情况下，这些荧光蛋白基因可用作一种分子开关，触发其它细胞活动。
6GFP宾尼兔转基因发光动物激发了画家的创作灵感。
这幅展现生物技术的著名画作名为“GFP宾尼兔”，创作于2000年，出自爱德瓦尔多，卡茨之手，创作灵感来自在法国实验室诞生的荧光兔“阿尔巴”。
绿色荧光蛋白标记技术原理
绿色荧光蛋白标记技术原理绿色荧光蛋白标记技术，听起来是不是有点高大上？其实它的原理并不复杂，就像在大自然中，有些动物能发光一样，比如那些闪闪发光的小水母。
科学家们发现了一种叫做绿色荧光蛋白（GFP）的东西，这种蛋白质在紫外光照射下会发出绿色的光，简直像是给细胞穿上了炫酷的衣服，让它们闪闪发亮。
想象一下，细胞们聚在一起，争相展示自己的“荧光衣”，那画面得多好看啊！好啦，咱们先来聊聊这项技术的基础。
绿色荧光蛋白最初是从一种叫水母的生物中提取出来的。
科学家们就像小侦探一样，四处寻找那些能发光的生物，最终在水母的身上找到了这个神奇的蛋白。
这种蛋白质不仅能发光，还特别稳定，几乎不容易被破坏。
这就让科学家们兴奋得像得了彩票一样，因为它可以用来标记细胞、观察细胞的活动，简直是生物研究中的一把“瑞士军刀”。
科学家们开始想办法把绿色荧光蛋白引入其他生物中。
这就像给细胞做手术，把这个发光的小家伙植入它们的基因里。
经过一番操作后，细胞就能发光了，仿佛在说：“看！我也能发光！”这让研究人员能够实时观察细胞的行为，了解它们是怎么工作的。
这种技术的应用可广泛了，不光是基础研究，在药物开发、疾病诊断方面都有大显身手的机会。
就好像在厨房里，厨师用不同的调料做出各种美味，绿色荧光蛋白也为科学研究增添了无限可能。
再来聊聊这个技术的实际应用。
科学家们用绿色荧光蛋白标记不同类型的细胞，比如肿瘤细胞、神经细胞等等。
比如说，研究肿瘤的时候，科学家可以将肿瘤细胞标记上绿色荧光蛋白，然后用显微镜观察它们的生长和扩散，简直就像是在看一场细胞的“真人秀”。
通过观察细胞的行为，研究人员能够发现肿瘤是如何发展的，甚至能找出一些新药物的靶点。
再比如，在神经科学研究中，科学家们利用这个技术可以标记神经元，观察神经元之间是如何传递信号的。
想象一下，神经元就像一个个小小的邮递员，负责送信，绿色荧光蛋白就好比是邮递员的制服，让它们在复杂的网络中一目了然。
研究人员能清楚地看到哪些神经元在工作，哪些在休息，这对了解大脑功能、治疗神经系统疾病至关重要。
走近绿色荧光蛋白
走近绿色荧光蛋白现行高中生物教科书(人教版)中，多处描述了荧光标记技术，并有有关荧光蛋白的描述，如荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验、荧光标记技术与基因定位、荧光鼠的培育等。
2008年10月8日，瑞典皇家科学院把今年的诺贝尔化学奖授予绿色荧光蛋白的发现者和推广者。
于是，笔者搜集并整理了有关资料，从绿色荧光蛋白(GFP)的来源、分子结构、发光机制、研究历程以及在生物技术中的应用等方面进行概述。
12008年诺贝化学奖及获奖者简介日本的下村修、美国的马丁·沙尔菲和美籍华人钱永健于2008年10月8日，因对绿色荧光蛋白(GFP)的研究，分享了今年的诺贝尔化学奖。
他们的研究历程，犹如一场接力跑：下村修发现了GFP，沙尔菲确定了它的应用价值；而钱永健则让它变得多样化。
下村修现年80岁，生于京都，长于长崎。
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。
1962年他发现荧光蛋白，被誉为生物发光研究第一人。
从33岁做出重要发现，到46岁完成全部关键实验，他的研究遥遥领先，却一直默默无闻。
2001年退休后，年逾七旬的下村修继续在家里的地下室潜心研究。
马丁·沙尔菲现年61岁，美国哥伦比亚大学生物学教授，他在利用绿色荧光蛋白做生物示踪分子方面做出贡献。
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。
他发明的多色荧光蛋白标记技术，将为细胞生物学和神经生物学发展带来一场革命。
2荧光现象一些化学物质能从外界吸收并储存能量(如光能、化学能、x线或阴极射线等)而进入激发态，当其从激发态再回复到基态时，过剩的能量可以电磁辐射的形式散失(即发光)，这种现象就是荧光现象。
可产生荧光的分子或原子在接受能量后即刻引起发光。
而一旦停止供能，发光(荧光)现象也随之瞬间消失。
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荧光蛋白—“绚丽多彩”的故事目录荧光蛋白—“绚丽多彩”的故事 0摘要 (2)关键词 (2)Abstract (2)Key words (3)第一章荧光蛋白的发现及发展 (3)1.1 生物发光现象与维多利亚多管发光水母 (3)1.2绿色荧光蛋白（GFP）的发现 (4)1.3荧光蛋白的发展 (5)第二章绿色荧光蛋白的结构及其发光机理 (6)2.1 绿色荧光蛋白的结构 (6)2.2 生色团的形成机理 (8)2.3 GFP的发光机理 (10)第三章各类颜色荧光蛋白简介 (11)3.1 蓝色（BFP）和蓝绿色（CFP）荧光蛋白 (11)3.2 绿色荧光蛋白（GFP） (13)3.3 黄色荧光蛋白（YFP） (13)3.4 橙色荧光蛋白（OFP） (14)3.5 红色荧光蛋白（RFP） (14)第四章荧光蛋白的应用（以GFP为例） (15)4.1 利用GFP的定位作用研究生命体内的各种过程 (15)4.2 利用荧光蛋白检测基因表达水平 (15)4.3 利用GFP良好的融合性来标记蛋白质 (16)4.4 利用GFP基因进行杀虫剂效果的评估 (16)4.5 利用GFP跟踪目的基因 (16)4.6 GFP做生物传感器 (16)4.7 GFP在免疫上的应用 (17)第五章结束语 (17)参考文献 (18)摘要绿色荧光蛋白(GFP)是几十年前在水母体内发现的,它可以在蓝光或者紫外光的激发下发射绿色荧光。
由于它稳定的结构和光物理性质，又易于在细胞内表达，近几年来已经作为标记物质广泛的应用在生命科学的领域。
绿色荧光蛋白的出现及其广泛的应用引起了荧光蛋白的迅猛发展。
通过对绿色荧光蛋白氨基酸序列的改造,现在已相继有其他颜色的荧光蛋白出现。
当前荧光蛋白的进展方向主要是如何更好的改变蓝色到黄色范围内的荧光蛋白的光学性质,这些不同颜色的荧光蛋白都是绿色荧光蛋白的变异体；以及如何从有机体中得到发射橙黄到远红外颜色光的荧光蛋白,近期科学家们通过努力,已经从水母身上得到了新的得到改进的BFP、CFP、GFP、YFP变异的单分子荧光蛋白。
光激活的荧光蛋白现在已成为一种强有力的探针，广泛应用于探究细胞内的动力学过程，并且也促进了超分辨率显微镜的发展。
关键词荧光蛋白光激发变异光转化光交换光稳定性活细胞成像Abstract Green fluorescent protein(GFP) was discovered many years ago from Aequorea Victoria. It can emit green light under excitation of blue UV irradiation.GFP as a maker for gene expression and localization of gene products has been widely used in life sciences for the past years because its stable structure and photophysical property and easy expression in cells. T he emergence of green fluorescent protein and its widespread application has caused the rapid development of fluorescent protein. In the recent years, scientist has find many other fluorescent proteins which can emit light of different colors by improve the amino acid sequence. Courrent fluorescent protein development strategies are focused on fine-turning the photophysical properties of blue to yellow variants derived from the Aequorea Victoria jellyfish green fluorescent protein and on the development of monomeric FPs from other organisms that emit in the yellow-orange to far-red regions of visible light spectrum. The latest efforts in jellyfish variants have vatresulted in new and improved monomeric BFP,CFP,GFP and YFP variants. Photoactivatable FPs are emerging as a powerful class of probes for intracellular dynamics and unexpectedly, as useful tools for the development of superresolution microscopy applications.Key words Fluorescent protein Photoactivation Mutagenesis Photoconversion Photoswitching Photosability Live-cell imaging第一章荧光蛋白的发现及发展1.1生物发光现象与维多利亚多管发光水母生物体的发光现象是指有机生命体通过体内的化学反应发出有色可见光的现象。
生物体发光一般有三个作用：自身防御、攻击、信息交流。
植物界有细菌植物门的发光细菌和真菌植物门的发光蘑菇，动物界从原生动物到脊椎动物都有，脊椎动物中主要是鱼类。
从发光生物的分布来看,海产多，陆地上见得最多的就是萤火虫。
深海中太阳照射不到，一片黑暗，自身发光是彼此传递信息的唯一来源。
深海中缺乏海洋植物，无海藻可食用，只能是大鱼吃小鱼或者说弱肉强食。
因此自身发光的作用就显得尤为重要。
1885-1887年，Dubios首先从磕头虫和蛤中发现了热稳定的荧光素和对热不稳定的荧光素酶。
荧光素是一种小分子有机化合物，生物发光过程就是荧光素在荧光酶存在的条件下被氧化成处于激发态的氧化荧光素，激发态回到基态时就发出光和得到氧化荧光素。
不同发光生物有不同的荧光素和荧光素酶。
生物发光是将化学能转化为光能，可以认为是一种化学发光。
路产和淡水产的发黄绿-橙黄色光，海产的一般发蓝光，由于蓝色光比其他颜色传播得更远，在水中容易被感知，因此海洋生物一般都发蓝光。
在海洋生物中，腔肠动物中的软体珊瑚虫海肾（或称海三色紫罗兰）以及水母纲的维多利亚多管水母的研究报道比较多。
1.2绿色荧光蛋白（GFP）的发现1955年，有报道第一次指出用紫外光照射多管水母，它可以发出绿光。
1962年，Shimomura 第一次从太平洋维多利亚管水母中得到了GFP。
为了说明绿色荧光蛋白，他们做了如下的注解：“a protein giving solutions that look slight ly greenish in sunlight through only yellowish under tungsten lights, and exhibiting a very bright, greenish fluorescence in the ultraviolet of a Mineralite, has also been isolated from squeezates.”Shimomura 用木瓜蛋白酶处理热变性的GFP分离得到了包含发色团的肽片段。
通过合成小模式的化合物并把它们和绿色荧光蛋白的发色团相比较，Shimomura 在1979年预测了GFP发色团的结构，如下图所示：图二后来的研究证实了绿色荧光蛋白的发色团的结构，发色团包含的肽片段是一个环状的六肽，是GFP残基Phe64-Ser-Tyr-Gly-Val-Gln69形成的。
1992年，野生类型的GFP的氨基酸序列被测定出来，如下图所示。
1994年，GFP第一次被成功表达出来，产生的蛋白质发出绿色荧光，并且证实了发色团是通过分子内催化环化形成的。
图三1.3荧光蛋白的发展绿色荧光蛋白的发现引起了荧光蛋白的飞速发展，造就了一场生命科学界的革命，除了荧光蛋白的各种吸收峰、发射峰、荧光蛋白的结构、氨基酸序列等等已经陆续被测定出来外，一个具有重大意义的进步就是通过基因将荧光蛋白在各种有机生命体内表达出来，科学家们通过对荧光蛋白氨基酸序列的测定，合成了相应的核苷酸片段，由于荧光蛋白的表达基本不需要外来物质，并且荧光蛋白具有很好的稳定性和对生命体的无毒害性，因此，荧光蛋白可以在各种有机生命体内得到很好地表达，从开始的荧光大肠杆菌到现在的荧光兔子等，荧光蛋白已经实现了跨越式的发展。
从原来的绿色荧光蛋白到现在的蓝色、蓝绿色、黄色荧光蛋白，通过对氨基酸序列的改造，人们已经成功合成了绿色荧光蛋白各种变异体。
如今的荧光蛋白已经成为了生物医学上的一种强有力的研究方法，广泛的应用于探究生命体内的各种过程，比如荧光探针、荧光蛋白成像技术等等。
当然，荧光蛋白也有很多地方仍是人类的未解之谜，其中值得一提的就是橙色到红色光谱区的荧光蛋白的合成曾一度成为一个难题，直到一个偶然的机会，人们从一种没有生物发光现象的生命体—造礁珊瑚体内发现了红色荧光蛋白，这一发现引起了生命科学界的又一场革命，各种关于GFP变异体的问题铺天盖地，目前科学家们已经在这些方面取得了很大的进步。
总之，虽然仍有一些光谱区域的荧光蛋白未实现，但通过努力，这些问题一定会得到解决，荧光蛋白将会有更大的应用。
第二章绿色荧光蛋白的结构及其发光机理2.1 绿色荧光蛋白的结构The Protein Data Bank曾经列出了22种GFP和GFP衍生物的晶体结构，包括两个GFP类似物，如下表所示：虽然许多荧光蛋白的衍生物有不同的光谱性质，但它们在结构上有着显著的相似性。
虽然GFP和后来发现的一些荧光蛋白的变异体在做晶体测量时都形成了二聚体，但是单分子荧光蛋白的结构还是被解决了，事实上，荧光蛋白不一定形成二聚体，二聚体的形成主要是靠晶体生长环境来控制的。
绿色荧光蛋白分子是一个具有11个β-片状结构所围成的桶装结构。
其结构如图四所示。
直径大约24Å,高度大42 Å。