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不同类型的荧光蛋白

作者:生命科学事业部时间:2019-10-13 16:50:51浏览251 次

信息摘要:

通过定点突变和随机突变得到了不同突变类型的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420~655nm,应用范围不断扩大。


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类型的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420~655nm,应用范围不断扩大。
 
一、深红色荧光蛋白
来源:通过对海葵的荧光蛋白质分子进行诱变 
特点:由于发出的光的波长很长,所以它具有超高的稳定性和超强的穿透力。

深红色荧光蛋白 
应用:
1.活体动物内脏的深度成像,从而在活生物体身上非侵入式的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。
2. 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。
 
二、红色荧光蛋白
最值得注意的是“mFruit”系列,由mRFP1发展而来。

激发峰576nm,发射峰607nm
应用最广泛的mFruit蛋白是mCherry和mStrawberry,其中mCherry因为光稳定性好因而更受青睐
 红色荧光蛋白的激发波长

Plum:梅子 Raspberry:覆盆子 Cherry:樱桃 Strawberry:草莓 Tomato:番茄
 
三、橙色荧光蛋白
来源:对DsRed定点突变和随机突变而发展出的许多有用的DsRed系列荧光蛋白,此外还有mOrange,mOrange2等橙色荧光蛋白。
激发峰554nm,发射峰578nm
 橙色荧光蛋白的激发波长

应用:mOrange可以用于细胞的标记和成像。

四、黄色荧光蛋白

来源:改造自avGFP的EYFP
目前有三种改良的黄色荧光蛋白:citrine(柠檬黄的), Venus,(金星) and Ypet

发射峰约为531nm,激发峰约为518nm

优点:荧光最强,使用最广泛的荧光蛋白之一

缺点:对酸性敏感,pH6.5荧光强度丧失百分之五十,对氯离子也十分敏感,光稳定性较差。

 
应用:利用光稳定性较差这一缺点反而可以用作检测细胞内pH和氯离子浓度的生物传感器。
 最常用于荧光共振能量转移,作为荧光能量的接受体。

黄色荧光蛋白的激发波长

五、应用较广泛的荧光蛋白

 荧光蛋白的应用

荧光蛋白的应用


一、荧光蛋白的标记作用
(1)细胞水平
细胞成像
细胞筛选,发育生物学研究

(2)细胞器水平
细胞器动力学研究:对细胞生理过程监控

(3)分子水平
分子标记及定位:利用 DNA重组技术将荧光蛋白基因转染合适的细胞进行表达,然后借助荧光显微镜便可对标记的蛋白质进行细胞内活体观察。由于GFP相对较小,只有238个氨基酸,将其与其他蛋白融合后不影响自身的发光功能,利用GFP的这一特性已经加深了我们对细胞内一些过程的了解,如细胞分裂、染色体复制和分裂,发育和信号转导等。

蛋白质动力学研究
基因表达调控:基因表达调控是指对从DNA到蛋白质的过程这个基因表达(gene expression)过程的调控。基因调控是现代分子生物学研究的中心课题之一。基因表达调控主要表现在以下几个方面:① 转录水平上的调控;② mRNA加工、成熟水平上的调控;③ 翻译水平上的调控。 


蛋白质融合表达:融合蛋白是指在基因工程迅速发展的基础上,通过DNA重组技术将两个或多个基因的编码区首尾连接,由同一调控序列控制构成的基因表达后所得的蛋白质产物。融合蛋白技术是为获得大量标准融合蛋白而进行的有目的性的基因融合和蛋白表达方法。利用融合蛋白技术,可构建和表达具有多种功能的新型目的蛋白。 

二、荧光蛋白的检测作用
(1)荧光共振能量转移
荧光共振能量转移(FRET):在生命科学领域,FRET技术是检测活体中生物大分子纳米级距离和纳米级距离变化的有力工具,可用于检测某一细胞中两个蛋白质分子是否存在直接的相互作用。

(2)检测细胞生长速度
在高水平组合型表达GFP的细胞品系中,在细胞生长的对数期,绿色荧光蛋白所发出的荧光信号与细胞的数量密切相关。测量到的任何荧光强度都可以相应的转变成细胞浓度,用荧光信号计算得到的细胞数目略低于培养物中的实际数目,但在常用的台盼蓝计数方法中,这个误差是允许的。利用这一技术,可以测定某些细胞的分布和生长状况,尤其是一些透明的动物和植物组织内特定细胞、化合物的生长、分布情况。

(3)生物传感器
荧光蛋白由于其独特的光信号传导机制,以及在表达后易被周围化学环境和蛋白之间的相互作用所影响的特性,因而极适于用做活细胞体内的光学感受器。例如:个利用荧光蛋白的感受器原理是利用钙调蛋白结合钙离子后引起的空间构象变化导致两种GFP突变体间发生荧光共振能量转移。

(4)融合抗体
利用基因重组技术生产出含荧光蛋白的融合抗体,进行对特定抗原等的检测(如癌细胞)

不同类型的荧光蛋白的应用


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