荧光蛋白的研究进展与应用

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荧光蛋白 (整理)

荧光蛋白  (整理)

荧光一、定义荧光(fluorescence )又作“萤光”,是指一种光致发光的冷发光现象。

当某种常温物质经某种波长的入射光(通常是紫外线或X射线)照射,吸收光能后进入激发态,并且立即退激发并发出比入射光的的波长长的出射光(通常波长在可见光波段);而且一旦停止入射光,发光现象也随之立即消失。

具有这种性质的出射光就被称之为荧光。

二、原理光照射到某些原子时,光的能量使原子核周围的一些电子由原来的轨道跃迁到了能量更高的轨道,即从基态跃迁到第一激发单线态或第二激发单线态等。

第一激发单线态或第二激发单线态等是不稳定的,所以会恢复基态,当电子由第一激发单线态恢复到基态时,能量会以光的形式释放,所以产生荧光。

荧光是物质吸收光照或者其他电磁辐射后发出的光。

大多数情况下,发光波长比吸收波长较长,能量更低。

但是,当吸收强度较大时,可能发生双光子吸收现象,导致辐射波长短于吸收波长的情况发射。

当辐射波长与吸收波长相等时,既是共振荧光。

荧光强度:荧光强度与该种物质的荧光量子产率、消光系数以及含量等因素有关。

荧光量子产率Q:量子产率表示物质将吸收的光能转化为荧光的本领,是荧光物质发出光子数与吸收光子数的比值。

荧光蛋白分子的亮度由其量子产率与消光系数的乘积决定,与成像检测灵敏度密切相关。

三、荧光蛋白1、绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)在光谱的绿光区(500nm-525nm)已经发现了多种荧光蛋白,而且来源广泛,包括不同种属的Aequorea 、桡足类动物、文昌鱼以及珊瑚。

然而多数有齐聚反应,即使最好的荧光蛋白与EGFP相比,也没有明显的优点。

或许目前活细胞成像最好的选择是GFP衍生的Emerald(祖母绿),它与EGFP的特性相似。

Emerald包含F64L 和S65T突变,另外还有四个点突变从而改进了折叠、37℃时的突变率以及亮度。

虽然Emerald比EGFP更有效,但含有快速光漂白成分,可能在某些环境下其定量成像会受到影响。

绿色荧光蛋白(GFP)技术在细胞生物学研究中的应用

绿色荧光蛋白(GFP)技术在细胞生物学研究中的应用
种属的限制,其通过细胞内广泛存在的成分的作用或通过
自催化作用都能产生。荧光生色团非常稳定, 不易变性,
用酸、碱处理或者加入盐酸胍都不会使它失去荧光。但是
当pH 值恢复到中性或者移去变性物时,它的荧光又会恢 复到变性前的水平。GFP 的生色团之间是通过共价键结
合。生色团形成的机理目前尚不清楚,但在有分子氧存在
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3 广谱性
首先表现在它的表达几乎不受种属范围的 限制,在微生物、植物、动物中都获得了 成功的表达;其次就是没有细胞种类和位 置的限制,在各个部位都可以表达,发出 荧光。
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4 易于载体构建
由于GFP 较小,只含有238 个氨基酸,编 码GFP 的基因序列也较短,约2.6kb,所
1 对细胞生理过程的监控 在过去的几年中,通过随机和人工诱变得到了许多不同颜色的GFP突
变体。通过基因操作,许多蛋白都成功的与GFP进行了融合,通过这 些融合蛋白就可以对相应蛋白的表达和转运及生理反应进行监控。目 前GFP融合蛋白对细胞内迅速的生理反应的报告大概有三种方式:转 移和定位、GFP光谱的生化修饰、荧光共振的能量转移(FRET)。 Shen[10]等在培养的神经元中发现,细胞内的Ca2+瞬间变化就会 引起GFP标记的钙调蛋白激酶Ⅱ(CaM KⅡ)可逆地易位到突触后膜的 densities上。Shi[11]等用GFP标记来监控α-氨基羟甲基恶唑丙酸 (AMPA)的受体,发现它会从细胞内膜转移到树突棘的表面,根据突 触中AMPA受体的含量可以解释突触沉默、活化的原因和机制。 Siegel[12〕等将野生型的GFP插人Shake K十通道的特殊部位,形 成一个异源嵌合体,这个嵌合体发出的荧光将会随着细胞的去极化作 用而缓慢的减少。相反,Yanagawa[13]等将β-内酰胺酶插人GFP得 到了一个融合体,当此融合体与β-内酰胺酶抑制肽(BLIP)结合时,它 的荧光发射量会大大增加。

荧光法检测生物分子的研究进展

荧光法检测生物分子的研究进展

荧光法检测生物分子的研究进展一、引言生物分子是构成生物体的基本组成单位,如蛋白质、核酸、糖类等。

在生物医学、生物工程等领域中,对生物分子进行定量检测是至关重要的。

传统的检测方法需要花费长时间且具有一定的局限性,且对样品的使用和处理也存在一定的要求。

因此,荧光法检测生物分子成为了一种具有潜力的新型检测方法。

二、荧光法检测生物分子荧光法检测生物分子是基于荧光现象进行的一种新型生物分析技术。

在此技术中,荧光标记物与待测分子复合形成复合物,通过检测复合物的荧光强度或荧光寿命等参数,来实现生物分子的定量分析。

在荧光法检测生物分子的过程中,需要使用荧光标记物。

目前常用的荧光标记物有荧光素、荧光染料、荧光蛋白等。

其中,荧光蛋白是应用最广泛的一类荧光标记物,因其光学性质稳定、标记分子简便、容易表达等特点。

生物体内的许多重要生物分子如酶、蛋白质等都可以通过荧光蛋白进行标记。

荧光法检测生物分子具有灵敏度高、定量准确、无需分离纯化、分析速度快等优点。

同时,荧光法检测生物分子还可以实现单细胞水平的分析,对于细胞信号转导、细胞生长发育等研究也具有重要意义。

荧光法检测生物分子的研究发展也得到了广泛关注。

三、荧光法检测生物分子的研究进展1. 荧光共振能量转移技术荧光共振能量转移技术是一种基于分子间的非辐射能量转移现象进行的生物分子检测方法。

在该技术中,采用能充分激发吸收体荧光的荧光给与体标记荧光接受体,当两种色素靠近时,荧光给与体的激发态能量转移至接受体,在这过程中,给钱体的荧光强度降低,接受体的荧光强度增加。

该技术可以实现分子间的非接触式检测,还可以获得生物分子在细胞内部的动态行为。

2. 荧光共振能量转移技术与单分子检测技术的组合荧光共振能量转移技术和单分子检测技术是两种不同的技术,它们分别在固体基质和溶液体系中应用,能够提供生物分子实时、全局和局部的信息。

组合应用荧光共振能量转移技术和单分子检测技术可以在时间、空间和分辨率上同时提供关于生物分子的信息。

荧光分析在生物医学中的应用研究

荧光分析在生物医学中的应用研究

荧光分析在生物医学中的应用研究荧光分析是一种基于物质发射和吸收荧光的技术,已经广泛应用于生物医学领域。

荧光分析具有高灵敏度、高选择性和非破坏性等特点,被用于生物标记、细胞成像、蛋白质定量等方面的研究。

本文将从荧光标记技术、细胞成像和蛋白质定量三个方面探讨荧光分析在生物医学中的应用研究。

一、荧光标记技术荧光标记技术是将荧光染料或荧光蛋白标记在生物分子上,通过观察荧光信号来追踪和研究生物分子的活动。

荧光标记技术在生物医学研究中有着广泛的应用。

例如,通过将荧光染料标记在抗体上,可以用于免疫组织化学分析,实现对特定蛋白质的检测和定位。

此外,荧光标记技术还可以用于细胞内RNA和DNA的检测,帮助研究者了解细胞的基因表达和遗传信息传递。

二、细胞成像荧光分析在细胞成像方面的应用是生物医学研究中的重要组成部分。

通过将荧光染料或荧光蛋白标记在细胞的不同组分上,可以实现对细胞内结构和功能的直观观察。

例如,通过将荧光染料标记在细胞核内,可以观察到细胞核的形态和分布情况,从而研究细胞核在细胞生命周期中的作用。

此外,荧光标记技术还可以用于观察细胞内蛋白质的定位和转运过程,帮助研究者了解蛋白质在细胞内的功能和相互作用。

三、蛋白质定量荧光分析在蛋白质定量方面的应用也非常广泛。

蛋白质定量是生物医学研究中的重要任务之一,可以帮助研究者了解蛋白质在生物体内的表达水平和功能。

通过荧光标记技术,可以实现对蛋白质的定量分析。

例如,可以将荧光染料标记在特定蛋白质上,通过测量荧光信号的强度来定量蛋白质的表达水平。

此外,荧光标记技术还可以用于蛋白质相互作用的研究,通过观察荧光信号的变化来揭示蛋白质之间的相互作用机制。

综上所述,荧光分析在生物医学中的应用研究具有重要的意义。

荧光标记技术可以帮助研究者追踪和研究生物分子的活动,细胞成像可以实现对细胞内结构和功能的直观观察,蛋白质定量可以帮助研究者了解蛋白质在生物体内的表达水平和功能。

随着技术的不断发展和创新,相信荧光分析在生物医学中的应用研究将会取得更加突破性的进展,为生物医学领域的发展做出更大的贡献。

荧光蛋白bfp的常用的激发光和发射光光谱_概述说明

荧光蛋白bfp的常用的激发光和发射光光谱_概述说明

荧光蛋白bfp的常用的激发光和发射光光谱概述说明1. 引言1.1 概述激发光和发射光谱是荧光蛋白BFP(Blue fluorescent protein)研究中的重要内容。

荧光蛋白BFP是一种能发出蓝色荧光的蛋白质,在生物医学和生物工程领域有广泛的应用。

了解荧光蛋白BFP的激发光和发射光谱特征对于深入理解其结构、功能以及应用具有重要意义。

1.2 文章结构本文将从以下几个方面介绍荧光蛋白BFP的激发光和发射光谱特征:首先,我们将简要介绍荧光蛋白BFP的基本信息和应用背景;然后,我们将详细分析其常见的激发光源及其选择原则;接下来,我们将探讨影响激发光谱特征的因素,并对其进行深入研究;之后,我们将对荧光蛋白BFP的发射峰和光谱特性展开分析;最后,我们将总结主要观点和结果,并提出未来研究建议和展望。

1.3 目的本文的目的是全面概述荧光蛋白BFP的常用的激发光和发射光谱特征。

通过对激发光谱和发射光谱的研究,我们可以深入了解荧光蛋白BFP在不同条件下的发色机制,并为其在生物医学与生物工程领域中更广泛的应用提供基础研究支持。

同时,本文也旨在提供给科研人员参考,在实验设计和数据分析时能够更好地使用荧光蛋白BFP并理解其特性。

2. 荧光蛋白BFP2.1 荧光蛋白简介荧光蛋白(Fluorescent protein, FP)是一类生物荧光探针,具有自身固有的发光性质。

其中,荧光蛋白bfp (Blue Fluorescent Protein)是一种产生蓝色荧光的变种。

2.2 BFP的特点和应用荧光蛋白bfp具有以下几个特点:首先,bfp能够在体内及细胞内表达,不需要添加外部试剂。

其次,bfp具有很高的相对分子量、热稳定性和耐酸碱性,使其在不同环境条件下都能保持良好的发光性能。

此外,bfp拥有较窄的激发峰和发射峰,在实验中可以通过滤波器和单色仪轻松地检测到其发出的荧光信号。

最后,bfp与其他颜色的荧光蛋白(如GFP、YFP等)相比,具有更快的亮灭动力学与较高的亮度。

绿色荧光蛋白及其应用

绿色荧光蛋白及其应用

《生物工程进展》1999,V ol.19,No.2绿色荧光蛋白及其应用周盛梅1 孟凡国2 黄大年3 黄纯农1(1.杭州大学生命科学院 杭州 310012)(2.山东农业大学生化系)(3.中国水稻所基因工程系)摘要 许多海洋无脊椎动物体内都含有绿色荧光蛋白,这种蛋白质结构很特殊,在受到激发时可以发射绿色或蓝色荧光。

虽然对它的研究从本世纪六十年代才开始,但是它独特的性质逐渐引起了生物学界的广泛关注。

本文将就绿色荧光蛋白的结构、性质及其应用前景作一综述。

关键词 绿色荧光蛋白 荧光 生色基 GFP基因 荧光现象在许多海洋无脊椎动物中普遍存在着。

许多刺胞亚门的动物和几乎所有栉水母类的动物在受到刺激时都可以发出荧光:刺胞亚门的动物多发射绿色荧光,而栉水母类发射蓝色荧光。

1962年,Shimo mura和Johnson等人首先从水螅水母类动物Aequor ea V ictoria中分离、纯化出一种荧光物质,并将其定性为蛋白质,称为绿色荧光蛋白(Gr een Fluorescent Pro-teins,GFPs)。

此后,人们对绿色荧光蛋白的结构、性质进行了不断的深入研究,随着这些研究的进展,人们发现,从不同动物体内提取的荧光蛋白的结构、性质不尽相同,不同动物品种的荧光发生机理也有很大的差别。

目前研究得较为深入的是来自多管水母科(A equorea)和海紫罗兰科(R enilla)的荧光蛋白,即Aequorea GFP 和Renilla GFP(以下简称为A-GFP和R-GFP),其中对前者的研究相对更深入一些,应用也更为广泛。

1 绿色荧光蛋白及其性质A-GFP和R-GFP都是酸性、球状的蛋白质,它们的氨基酸组成也很相似。

前者是分子量为27,000-30,000道尔顿的单体,而后者则是分子量为54,000道尔顿的同型二聚体。

正常状态下这两种蛋白质的吸收光谱不同,A-GFP的最高吸收峰为395nm,肩峰为473nm,R-GFP 的最高吸收峰则为498nm,肩峰为470nm,但是它们的发射光谱却是相同的( max=508-509nm)。

绿色荧光蛋白及其应用

绿色荧光蛋白及其应用
3 绿色荧光蛋白生色团成熟和荧光产生机理
p-HBI 生色团的成熟过程经历 GFP 多肽骨架折叠 和生色团形成两个阶段,期间 4 个保守氨基酸残基发 挥着特殊的功能作用[10]。
2011,31( 1)
邓 超 等: 绿色荧光蛋白及其应用
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图 1 野生型 avGFP 的结构 Fig. 1 The structure of wild type avGFP
4 不同类型的荧光蛋白
通过 定 点 突 变 和 随 机 突 变 得 到 了 不 同 突 变 型 的 avGFP 样蛋白,珊瑚类荧光蛋白的发现使人们发展出更 多性质各异的荧光蛋白,发射谱覆盖 420 ~ 655 nm,应 用范围不断扩大 [14-15]。部分荧光蛋白及基本性质见表 1 所示。 4. 1 蓝色荧光蛋白
2 绿色荧光蛋白的结构
从维 多 利 亚 多 管 水 母 中 分 离 出 来 的 野 生 型 GFP ( avGFP ) 由 238 个 氨 基 酸 残 基 组 成,分 子 质 量 约 27kDa,二级结构包括 11 个 β 折叠链( β-sheet strand) , 8 个螺旋( helix) ,3 个转折( turn) [图 1 ( a) ],三维结构 ( PDB 登录号 1EMA 和 1GFL,1GFL 为二聚体) 为 42 × 24 ( 高 × 直径) 的 β 圆柱( β-barrel) ,圆柱两端由一 些较短的 α 螺旋盖住,圆柱中央是几段 α 螺旋,生色团 的三肽( Ser65-Tyr66-Gly67) 位于圆柱中央[图 1 ( b) ~ ( d) ]。该结构性质稳定,圆柱内部的微环境对维持生 色团的正确构象从而产生荧光以及保护生色团不被氧 气淬灭等都有重要作用[10][图 1( e) ]。
荧光蛋白的寡聚可能会影响融合蛋白的正确定位和迁移几乎所有荧光蛋白都有寡聚趋势通过对有相互作用的侧链氨基酸进行突变可消除这种趋如蓝色荧光蛋白激发光接近紫外光一些珊瑚类荧光蛋白细胞毒性已有报道荧光蛋白发展至今人们对其在研究生物大分子相互作用及时空变化中的重要作用已没有质疑但相对于复杂的生命来说荧光蛋白还不足以解决许多问题

绿色荧光蛋白的应用及其最新研究进展

绿色荧光蛋白的应用及其最新研究进展

绿色荧光蛋白的应用及其最新研究进展一、关键词:绿色萤光蛋白、酵母双杂交系统、流式细胞仪、下修村、马丁·查尔菲、钱永健二、背景2008年10月8日,三位美国科学家——伍兹霍尔海洋生物学实验室(Woods Hole Marine Biological Laboratory, MBL)的Osamu Shimomura、哥伦比亚大学(Columbia University)的Martin Chalfie以及加州大学圣地亚哥分校(University of California, San Diego)的钱永健(Roger Y onchien Tsien),因在研究和发现绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)方面做出突出贡献而获得诺贝尔化学奖。

绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP)最早由日裔科学家下村修于1962年在水母(Aequorea victoria )中发现。

而后马丁·查尔菲则证明了GFP在作为多种生物学现象发光遗传标记方面的应用价值。

钱永健阐明了GFP发光的机制,并且发现了除绿色之外可用于标记的其它颜色。

他对细胞生物学和神经生物学领域的贡献具有划时代的意义。

他的多色荧光蛋白标记技术让科学家能够用不同颜色对多个蛋白和细胞进行标记,从而实现了同时对多个生物学过程进行追踪。

现在,三位科学家的研究成果已经作为标记工具在生物科学中得到广泛应用。

三、GFP的主要性能GFP在蓝色波长范围的光照激发下发出绿色荧光,其发光过程需要冷光蛋白质Aequorin 的帮助,而且,这个冷光蛋白质可与钙离子(Ca2+)相互作用。

GFP的激发光谱在400nm 附近有一个主激发峰,在470nm附近有一个次激发峰。

发射光谱在505nm附近有一尖锐的主发射峰,在540nm附近有一肩峰。

在Aequorea victoria 中发现的野生型绿色荧光蛋白的分子量较小,由238个氨基酸残基组成,仅为27~30kDa,而编码GFP的基因序列也很短,为2.6kb。

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荧光蛋白的研究进展与应用高权新;王进波;尹飞;马向明;施兆鸿【摘要】Green fluorescent protein (GFP) is discovered in 1962. GFP has been used widely as a marker in life sciences because of its steady fluorescence, no-specificity for species and easy expression in cells. This paper presents a detailed account of its discovery, mechanism of action and application progress. Finally, researches and applications of GFP in animal nutrition are reviewed.%绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)于1962年被发现,由于它可以发出稳定的荧光,不具有物种专一性,且易于在细胞内表达,已作为标记物广泛地应用于生命科学领域.本文对荧光蛋白的发现、作用机理及其应用进展进行了综述.最后,本文阐述了GFP在动物营养相关领域的研究和应用.【期刊名称】《动物营养学报》【年(卷),期】2013(025)002【总页数】7页(P268-274)【关键词】绿色荧光蛋白;作用机理;研究应用【作者】高权新;王进波;尹飞;马向明;施兆鸿【作者单位】中国水产科学院东海水产研究所,农业部东海与远洋渔业资源开发利用重点实验室,上海200090【正文语种】中文【中图分类】S852.1荧光蛋白已在生命科学领域被广泛利用,成为了当今生物学研究者强有力的帮手。

科学家们利用这一先进的工具,在整个生物学界掀起了生物技术革命,比如利用三磷酸鸟苷(GTP)标记脑组织,可以监控脑神经细胞的生长等,这无疑是生物学史上的奇迹。

本文阐述了荧光蛋白的发现、发展及利用,展示了荧光蛋白空前的显像技术及其他一系列强大的功能,概括了在动物营养相关领域的研究进展,以期为我国的生物学以及动物营养学研究者提供新的思路和方法。

1 荧光蛋白的发现及其作用机理1962年,下村修在一种生活在北冰洋寒冰水域的水母——维多利亚多管水母(Aequorea victoria,图1)体内发现了绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP),并纯化了GFP。

马丁·沙尔菲发现了GFP的价值,并第1次运用GFP这个神奇工具投入试验研究。

1994年钱永健改造了GFP,使得GFP的荧光变强、变色。

这3位科学家由此获得了2008年诺贝尔化学奖[1-2]。

从此,荧光蛋白带来了生物技术的新革命。

从水母体内发现的GFP是由238个氨基酸构成,第65、66、67位氨基酸(Ser-Tyr-Gly)形成发光团,经共价键连接而形成对羟苯甲基咪唑烷酮,可被光激发产生荧光[3-4]。

许多科学家利用荧光蛋白的发光机理,将水母中荧光蛋白基因提取出来,转入其他生物体内,使得生物变幻的多姿多彩。

2000年,荧光兔(图2)在法国诞生[5],随后荧光猫(图 3)[6]、荧光鼠(图 4)[7]相继问世。

2006 年12月24日,东北农业大学的刘忠华教授主持的转基因克隆猪课题获得成功(图5)[8]。

2 GFP在生物领域的最新应用进展2.1 显像技术由于荧光蛋白有多种颜色,且稳定、无毒,所以荧光蛋白可使得动物体内复杂的系统结构可视化。

Livet等[9]用多种不同颜色的荧光蛋白对神经系统进行了基因标记,使得我们能够观察到大脑的集成线路图,可以直观地看到神经细胞以及细胞间的相互作用。

图6中五彩缤纷的色彩形象地展现了复杂的神经网络。

另外,荧光蛋白还可用于生物发育领域,能够形象的观察生物体的器官组织结构的变化,随着发育学研究的深入,荧光蛋白必将成为强有力的工具[10]。

Wan等[11]发现用GFP标记斑马鱼的胰脏,可以清楚地观察到胰脏外分泌部位的发育(图7)。

图1 维多利亚多管水母Fig.1 Aequorea victoria图2 绿色荧光兔Fig.2 GFP bunny[5]图3 放射红色荧光猫Fig.3 RFP cats[6]a:可见光下图像,b:荧光图像。

a:photo under visible light,b:photo under fluorescence.2.2 示踪技术一般的荧光染料标记的微生物,由于其生长快、分裂多,染料可在短时间内被稀释,所以不能实时准确地观察微生物侵入活体动物以及细胞的过程。

近年发现,荧光蛋白可用于示踪流行性病毒对活体细胞的感染,流行性病毒可被实时监控,借助于这一新技术,我们可以更深入地研究其感染方式[12]。

Zhao 等[13]发现用GFP 标记细菌,可以详细地对细菌的入侵进行时空检测,以确定细菌特异性的感染部位以及传染源的空间位移。

GFP克服了一般荧光染料所带有的缺陷,GFP必将会进一步地取代一般的荧光染料,有效地帮助学术研究者观察分析细菌、病毒的感染方式。

图4 绿色荧光鼠Fig.4 GFP rats[7]a:可见光下图像,b:荧光图像。

a:photo under visible light,b:photo under fluorescence.图5 绿色荧光猪Fig.5 GFP pigs[8]2.3 报告基因由于荧光蛋白发光团的形成不具物种专一性,可发出荧光稳定,且不需依赖任何辅因子或其他基质而发光,所以转入宿主细胞后的荧光蛋白基因很稳定,对多数宿主的生理无影响,是理想的报告基因。

荧光蛋白作为报告基因,可显示生物体1个或多个基因的表达的状况[14],并可对活体细胞内的蛋白质运动和细胞元件间的互作进行实时荧光显像,且直观、准确。

Gregor等[15]构建了bicoid(一种成形素)与GFP的融合蛋白,通过直接光漂白和间接对bicoid扩散常数的估测,使研究者能直接地观察到bicoid输送的实时影像,帮助研究者更好地了解bicoid 成形素梯度的稳定性和核动态。

图6 脑神经网络结构Fig.6 Neuronal network architecture[9]图7 用GFP标记的斑马鱼胰脏的外分泌部位Fig.7 Exocrine pancreas-specific expression of GFP in zebrafish[11]a:肛门,e:眼睛,es:食管,gb:胆囊,h:心脏,i:肠道,pi:主要胰岛,l:肝脏,n:脊索,sb:鱼鳔,si:次要胰岛;1,2,3:肠道的前端至后端;L:左侧,R:右侧。

a:anus,e:eye,es:esophagus,gb:gall bladder,h:heart,i:intestine,pi:principal islet,l:liver,n:notochord,sb:swim bladder,si:secondary islet;1,2,3:anterior to posterior intestine;L:left,R:right.2.4 生物光学感受器荧光蛋白由于其独特的光信号转导机制,适于用作活细胞内的光学感受器。

现在许多研究者将具有信号转导功能的分子识别位点结合到荧光蛋白分子上来设计成生物感受器。

经研究发现,利用GFP感受器可以检测多种分子(如核酸、激素)的表达状况,甚至可以检测活体细胞中蛋白质的构象变化,其潜在应用前景极为广阔[16-17]。

Taniguchi等[18]构建了一种黄色荧光蛋白融合库(YFP fusion library)作为单分子感受器,可以有效用于分析大肠杆菌单细胞中蛋白质和mRNA表达水平的关系。

2.5 筛选技术利用GFP可显色的特点,我们还可对需要的物质进行筛选和纯化。

比如增强型GFP(enhanced green fluorescent protein,eGFP)融合蛋白可被荧光激活细胞分选术(FACS)有效地筛选,生产出稳定的人类糖皮质激素受体配体结合域(human glucocorticoid receptor ligand-bindingdomain,hGRLBD)[19]。

不仅如此,GFP还可用于检验玉米胚乳和胚芽提取物的筛选和纯化重组蛋白的效力[20]。

GFP筛选技术已在生命科学的多个领域得到了广泛应用和认可。

2.6 抗体生产由于新型病毒的鉴别特征有限,使得传统的抗体生产方法不能被有效运用,生产抗体便遇到了极大的困难,而GFP的发现及其在分子生物学中的应用解决了这一难题。

Steela等[21]将新型的病毒——葫芦黄发育迟缓症病毒(cucurbit yellow stuntingdisorder virus,CYSDV)外壳蛋白植入GFP基因,并转入农杆菌,再将农杆菌接入本生烟用于生产该病毒,然后再用GFP纯化的重组蛋白-CYSDV便可制备多克隆免疫抗体[21]。

快速灵活的GFP抗体生产技术在应对新型流行性病毒、及时控制疫情等方面必定会发挥巨大的作用。

3 GFP在动物营养相关领域的研究和应用3.1 益生菌在动物胃肠道中的动态检测GFP在生物学方面的技术开发和应用推广,必然推动动物营养学研究的发展。

现在GFP已经应用于饲用益生菌的动态监测,并且表现出了良好的研究和应用前景。

邝哲师等[22]构建了表达GFP基因的重组的芽孢杆菌,将含0.1%重组的芽孢杆菌的全价配合饲料投喂仔猪和小鸡后,发现36 h后小鸡盲肠内的该菌的数量达到了(155±33)×105个/g,48 h后仔猪盲肠内该菌的数量达到了(135±35)×105个/g,说明该菌可以在肠道内迅速复活并繁殖成为益生菌。

Yu等[23]运用GFP 示踪技术,深入研究了德氏乳杆菌在鸡胃肠道中的黏附和定植情况,其试验结果显示,将乳杆菌饲喂鸡6 h后,可以在鸡的胃、空肠、回肠、盲肠中观测到该菌,42 h后,该菌在各肠段的数量达到最大值(105.5)。

利用GFP示踪技术,可以直观地观察到GFP重组菌在肠道黏膜中的定植、在局部区域的繁殖以及扩散到整个肠道的过程,使整个动态过程可视化,这对研究益生菌的益生机制提供了有力的技术[24]。

这些研究成果为深入地探索微生态制剂的作用机制提供了依据,同时进一步证实了GFP作为新的基因报告在微生物动态检测方面有着广泛的应用前景。

3.2 营养物质在胃肠道内的动态观察边慧慧等[25]首次采用带有GFP质粒的大肠杆菌作为蛋白质指示剂,简单、直观、形象地指示了鱼类摄食饲料后不同时间食糜蛋白质在消化道内的分布状况。

同时,利用GFP还可以通过测定黏膜上皮细胞、组织的荧光强度初步估计蛋白质的消化吸收情况。

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