绿色荧光蛋白(GFP)

2008年诺贝尔化学奖获得者
马丁·查尔菲 （Martin Chalfie）
查尔菲的实验室用秀丽隐杆线虫 来研究神经细胞的发育和功能。这类 线虫的发育、解剖、遗传和分子信息 都很丰富，为研究提供了强有力和多 元的支持。 绿色荧光蛋白基因在秀丽线虫的 表达。
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2008年诺贝尔化学奖获得者
马丁·查尔菲 （Martin Chalfie）
大 家 好
了不起的绿色荧光蛋白（GFP）
By: 药剂121
前言
2008年10月8日，诺贝尔化学奖揭晓。日本科学家 下村修、美国科学家马丁•查尔非和钱永健因发现和改 造绿色荧光蛋白（GFP）而获奖。GFP大家都不陌生， 细胞中散发着点点绿光，煞是好看。1962年被发现， 1992年被克隆，中间隔了30年。而在最近十几年它才 在生物界中被广泛应用。
绿色荧光蛋白（GFP）
GFP是典型的β桶形结构，包含β 折叠和α 螺旋，将荧光基团包含在其 中（图2）。严密的桶形结构保护着 荧光基团，防止它被周围环境淬灭。 GFP表达后折叠环化，在氧存在下， 内部面向桶形的侧链诱导Ser65– Tyr66–Gly67三肽环化，导致荧光基 团形成。
绿色荧光蛋白（GFP）
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绿色荧光蛋白的应用前景
肿瘤切除手术的现状： 凭借医生经验，难以根除，容易残留 ，容易转移。
为了能够准确的标记肿瘤，科学家 们利用荧光蛋白发明了这样的一种 标记分子：
3.作为荧光靶使用方便,可直接用于活体测定
绿色荧光蛋白的应用前景
骨架和细胞分 裂 动力学和泡囊运输 发育生物学 生物技术中的应用研究 肿瘤发病机制的应用 在信号转导中的应用 光伏发电 神经生物学
绿色荧光蛋白的应用前景
将绿黄红荧光蛋白质植入鱼的DNA分子结构中
绿色荧光蛋白的应用前景
1．分子标记
将GFP作为蛋白质标签（protein tagging），利 用DNA重组技术，将目的基因与GFP基因构成融合 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。 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。除用于特定蛋白的标记定位外， GFP亦大量用于各种细胞器的标记如细胞骨架、质 膜、细胞核等等。
2008年诺贝尔化学奖获得者
下村修
*平田义正与海萤
*弗兰克〃约翰逊的邀请 与星期五港 *80岁与20年博士后
美国星期五港
2008年诺贝尔化学奖获得者
马丁·查尔菲 （Martin Chalfie）
生于1947年，为美国哥伦比亚大 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。
GFP标记的微管
绿色荧光蛋白的应用前景
2.药物筛选 荧光探针的概念： 利用信号传导中信号分子的迁移功能，将一荧光蛋白与信号分子相偶联， 根据荧光蛋白的分布情况即可推断信号分子的迁移状况，并推断该分子在 迁移中的功能。由于GFP分子量小，在活细胞内可溶且对细胞毒性较小， 因而常用作荧光探针。 筛选原理： 受体常常被用作药物筛选的目标，若某一药物具有与信号分子类似的功能 ，那么该药物即具有潜在的医药价值。利用GFP荧光探针，将很容易从数 量众多的化合物中判断出哪些化合物具有与信号分子相似的能引起配体一 受体复合物迁移并介导生理反应的功能，且这一筛选过程简单方便，所需 成本也很低。由于GFP在细胞内的穿透性强及独特的发光机制，因而在药 物筛选中具有相当大的应用潜力。
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2008年诺贝尔化学奖获得者
下村修
1928年出生于日本京都市， 毕业于名古屋大学，是日本化 学家、海洋生物学。 1960年开始，在美国普林 斯顿大学学者约翰逊的邀请下， 前往美国，先后在普林斯顿大 学、波士顿大学和麻省伍兹霍 尔海洋生物实验所工作。
他与Tulle Hazelrigg结了婚。 她后来加入了哥大。她允许他引用 她在"Green Fluorescent Protein as a Marker for Gene Expression"上的未发表研究，条件 是他在一个月的时间内煮咖啡、做 饭、每晚倒垃圾。
2008年诺贝尔化学奖获得者
钱永健
其蛋白性质极其稳定，易耐受 高温处理，甲醛固定和石蜡包埋不 影响其荧光性质，并且无光漂白现 象。如用酸、碱或盐酸胍处理，一 旦恢复中性环境．或去除变性剂， 荧光就可恢复并具有和原来一致的 发射光谱。
绿色荧光蛋白（GFP）
绿色荧光蛋白的优势：
1．不需加任何底物．荧光性质稳定。
2.相对分子质量小，对细胞无毒性。
2008年度诺贝尔化学奖获得者之 一，我国著名的钱氏家族的一员，美 国生物化学家。 1994年起，钱永健开始研究GFP， 改进GFP的发光强度，发光颜色（发 明变种，多种不同颜色），发明更多 应用方法，阐明发光原理。世界上应 用的FP，多半是他发明的变种。他的 专利有很多人用，有公司销售。
2008年诺贝尔化学奖获得者
钱永健
经钱永健改造 后的各色荧光 蛋白。
“我总是被色彩所吸引，”钱永健说，正是色彩，让他的工作更有趣， “当工作进展得不顺利时，因为色彩，我可以把工作继续进行下去。如果我天 生是色盲，估计我不会取得今天的成就了。”
目录
绿色荧光蛋白简介 GFP应用前景
最新进展
绿色荧光蛋白（GFP）
GFP由238个氨基酸组成，分子量 为26.9 kDa，最初是从维多利亚多管发 光水母中分离出来的，在蓝光照射下会 发出绿色荧光。来源于水母的野生型 GFP在395 nm和475 nm分别有主要和 次要的激发峰，它的发射峰在509 nm， 处于可见光谱的绿色区域（图1）。来 源于海肾的GFP只在498 nm有单个激 发峰。
2008年诺贝尔化学奖获得者
下村修
1961年，下村修等人从大量的多管水 母属中分离了水母素及腔肠素。他们发现 生物发光是由钙离子引发的。这项研究开 展了对绿色荧光蛋白的研究。 1962年，他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。
维多利亚多管发光水母能够放出蓝色的荧光。这是 透过快速释放与水母素相互作用的钙离子（Ca2+）生 成的。所放出的蓝光会被绿色荧光蛋白转变为绿光。水 母素和绿色荧光蛋白都是生物学研究的重要工具。
绿色荧光蛋白的应用前景
3.对于肿瘤的机制阐明及治疗的应用 绿色荧光蛋白有助于人们肿瘤的深入了解： 以肿瘤细胞浸润性举例，浸润性指肿瘤细胞粘连、酶降解、移动和基质内 增殖等一系列表现，其根本原因在于肿瘤细胞内某些基因表达异常。利用 GFP 的示踪特性，将目的基因标记为绿色，即可定量分析目的基因的表达 水平，研究肿瘤细胞内某些基因异常表达与肿瘤细胞浸润的关系，即可揭 示肿瘤细胞浸润的某些机制。
5、在其他方面的应用 通过随机重组和基因定向突变得到了多种对环境敏感的GFP， 它们可用作环境指示剂。
最新进展
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绿色荧光蛋白的应用前景
说明：肿瘤细胞表面比正 常细胞表面具有更多的阴 电荷，造成细胞表面电荷 不平衡，使细胞之间粘附 力下降，组织遭破坏。 但是，除了肿瘤细胞表 面带阴电荷外，正常血液 里的细胞尤其是红血球也 带有较多的表面阴电荷。
绿色荧光蛋白的应用前景
其他应用包括：
1、在转基因动物研究中的应用 2、在融台蛋白中的应用 3、在临床检验中的应用 4、在基因治疗中的应用