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簡述螢光蛋白
早在螢光蛋白發現之前,免疫偶聯螢光標記、化學螢光染料直接標記等技術已廣泛應用於生物分子的研究中。而螢光蛋白的發現及後續改造,為生命科學基礎研究提供了更為完善和系統的標記工具,為探索活細胞中微觀生命的活動規律創造了機會,推動了人們對生命進一步的認識。
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螢光蛋白種類和螢光蛋白標記技術
常見螢光蛋白簡介以GFP為藍本通過基因技術合成的突變體發射光譜涵蓋了整個可見光波段,近幾年針對螢光蛋白的改造工作主要集中於提高螢光蛋白的亮度,改變Stokes位移(指激發峰與發射峰之間的距離)和光譜特性,以及尋找新型光轉換/光激活螢光蛋白等方面開展。下面介紹幾種較為常用的綠色/紅色螢光蛋白基因及發光特性。
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螢光蛋白的選擇指南
選擇一個成功的螢光蛋白標籤,需要遵循以下原則:首先,所選螢光蛋白能夠高效表達,並且具有較高的螢光強度,以避免細胞自發螢光的幹擾;第二,所選螢光蛋白應具有足夠的光穩定性;第三,考慮所選螢光蛋白是否能形成二聚或多聚體,及其寡聚化對實驗結果的影響;第四,所選螢光蛋白最好對會造成實驗誤差的環境因素不敏感;第五,在需要多種螢光蛋白的標記實驗中,應儘量避免它們之間激發發射光譜範圍重疊造成的幹擾(Shaner et
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哪些是靠譜的紅色螢光蛋白?
研究者通過一系列突變得到各種不同波長的突變體,大大豐富了螢光蛋白的家族成員。如此大量的螢光蛋白使得其在蛋白質分子標記和細胞內示蹤等方面得到了大量的應用。 在紅色螢光蛋白發現以前,GFP 雖然能幫助生物科學家解決一些問題,但由於其發射光譜僅僅局限在 440-529 nm,細胞內成像時背景較高,不能夠解決活體生物皮下更深的螢光標記問題。
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顯微鏡下的「花花世界」——螢光蛋白的發現
這些水母在受到外界的驚擾時會發出綠色的螢光。經過諸多的實驗,他終於搞清楚了這種水母的特殊發光原理。原來,在這種水母的體內有一種叫水母素的物質,在與鈣離子結合時會發出藍光,而這道藍光未經人所見就已被一種蛋白質吸收,改發綠色的螢光。這種捕獲藍光並發出綠光的蛋白質,就是綠色螢光蛋白(Green fluorescent protein,簡稱GFP),這名科學家就是下村修。
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今兒細聊一下螢光蛋白
螢光蛋白是分子生物學研究中的重要工具,在實驗室中,一個普通的本科生經過科研訓練就可以表達發出漂亮螢光的蛋白。儘管科學家們一直對螢光蛋白進行改造來開發出更多的生物學工具,但仍然面臨著許多問題。但是科學家並不滿足於此,因此進行大量努力來創造不同顏色的綠色螢光蛋白變種,因為共軛結構是螢光蛋白發色的關鍵,對發色團進行點突變產生了以Phe、His或Trp取代Tyr66的藍色和青色突變體螢光蛋白;利用關鍵突變T203Y得到了激發發射最大值為515 529 nm的黃色突變體螢光蛋白。
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獻給初學者:如何選擇合適的螢光蛋白
自 1992 年綠色螢光蛋白被用於標記基因,各種顏色的螢光蛋白被開發出,目前有上百種的螢光蛋白。在我們的實驗中,經常會用到螢光蛋白,但是如何選擇合適螢光蛋白,得到完美的實驗結果?
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關於螢光蛋白的一切--結構和進化
可是對於真正的螢光蛋白、色蛋白來說,它們與魚友想像的卻大不一樣,歸功於螢光蛋白在生物學研究裡已經得諾獎的巨大應用,螢光蛋白的結構,光學特徵、化學性質等等已經被學界了解的非常清楚了,但是對於螢光蛋白在珊瑚體內起到的功能,珊瑚對螢光蛋白的調控機理我們所知的卻非常少。
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新型螢光蛋白可用於活細胞觀察
來自德國卡爾斯魯厄理工學院等處的研究人員發現了一種新的,來自珊瑚蟲的螢光蛋白,這種螢光蛋白可以用於高解析度顯微鏡下觀察活細胞。這一研究成果公布在《自然—方法學》(Nature Methods)雜誌上。
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一種新型基於螢光蛋白的生物探針
基於螢光蛋白的生物探針是目前揭示生物體內離子和小分子濃度,以及生物信號網絡的強有力工具。儘管近些年科學家陸續進化出個別基於紅色螢光蛋白的生物探針,大部分現有的生物探針依然只能發出綠色或者黃色螢光。由於黃綠色螢光蛋白激發和發射波長過於靠近,很難實現雙通道螢光監測。
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神奇的螢光蛋白 諾貝爾化學獎成果展示
螢光蛋白-生物化學領域的北鬥星 1962年,綠色螢光蛋白首先在水母體內發現。從那時開始,這種神奇的蛋白質成為了當代生物化學研究的最為重要的工具之一。 利用綠色螢光蛋白,研究人員研究出了多種技術來跟蹤器官內不可見的一些生理現象。 比如說利用這一技術來跟蹤腦細胞的活動,或者是跟蹤癌細胞的活動。
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螢光蛋白:帶你進入不一樣的視界
本文就螢光蛋白的發現、分類、理化性質和基本應用進行歸納總結。染色和標記是細胞生物學研究常用方法。早在螢光蛋白發現之前,免疫偶聯螢光標記、化學螢光染料直接標記等技術已廣泛應用於生物分子的研究中。而螢光蛋白的發現及後續改造,為生命科學基礎研究提供了更為完善和系統的標記工具,為探索活細胞中微觀生命的活動規律創造了機會,推動了人們對生命進一步的認識。
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神奇的螢光蛋白打造五光十色的動物世界(二)
含有螢光蛋白的水母具有螢光蛋白的昆蟲1997年7月日本大阪大學的科研人員首次培育出能夠夜裡發光的含有綠色螢光蛋白的老鼠擁有綠色螢光蛋白的蜜蜂科學使用綠色螢光蛋白跟蹤大腦細胞的活動
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孫育傑課題組研製新型可逆光激活螢光蛋白
北京大學生命科學學院BIOPIC孫育傑課題組近日成功研製新型可逆光激活螢光蛋白GMars-Q,從而實現了基於並行RESOLFT原理的長時間活細胞超高解析度成像。同時,螢光蛋白專家Karin Nienhaus和Gerd Ulrich Nienhaus在同期對GMars-Q的研製及其特殊的光物理化學機制進行了「亮點」報導和長文評述。 2014年美國哈佛大學莊小威課題組研製新型光轉化螢光蛋白mMaple3,成功地用於基於單分子定位技術(PALM)的超高分辨成像。
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讓科學家痴迷的螢光蛋白 能使所有動物都發光
他發明了多色瑩光蛋白標記技術,為細胞生物學和神經生物學發展帶來一場革命。錢永健是綠色螢光蛋白發展歷程中最為關鍵的的締造者,他在下村修與沙爾菲研究的基礎上進一步搞清楚了綠色螢光蛋白特性。他改造綠色螢光蛋白,通過改變其胺基酸排序,造出能吸收、發出不同顏色光的螢光蛋白,其中包括藍色、青色和黃色,並讓它們發光更久、更強烈。世界上目前使用的螢光蛋白大多是錢永健實驗室改造後的變種。
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前沿科技解讀丨生命的顏色 ——螢光蛋白的發現與應用
水母蛋白的發現與改造為體內鈣離子濃度的測定帶來重大的技術突破。但水母為生命科學領域做出的貢獻卻遠不止於此。下村修在研究水母螢光蛋白時,發現高純度的水母螢光蛋白在加入鈣離子後可發出藍色的螢光,但在黑暗中水母及水母的發光細胞都呈現綠色。這是一個有趣的科學現象,下村修為此感到既新奇、又困惑。
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研究獲得系列具光開關功能綠色螢光蛋白
mEos2的隨機突變,獲得了一系列具有光開關功能的綠色螢光蛋白,這將改善了現階段光開關螢光蛋白(RSFP)發展滯後、品種單一的問題。 近年來,隨著新型螢光探針和成像方法的改進,光學成像的解析度得到了極大的改進。但是與傳統的光不敏感螢光蛋白(比如GFP,RFP)領域相比較,可逆光轉化螢光蛋白RSFP的發展較為滯後,品種極其單一。現有的發綠色螢光的RSFP僅僅有Dronpa家族的幾個蛋白和剛剛開發出來的rsEGFP。
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超分辨螢光蛋白開發研究獲進展
綠色螢光蛋白(GFP)的發明因其能夠提供對於活細胞和活體動物的靶向基因修飾標記而獲得2008年諾貝爾化學獎。
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神奇的螢光蛋白:讓老鼠和豬也發光
綠色螢光蛋白質可以幫助科學家了解細胞機制如何工作。利用轉基因技術,所有細胞和動物都可以產生螢光蛋白質。 康乃狄克學院化學家、《發光基因》作者馬克·齊默(Mark Zimmer)將綠色螢光蛋白質稱之為「21世紀的顯微鏡」。通過讓基因攜帶綠色螢光蛋白質——與瘤轉移或大腦功能有關的基因——科學家只需通過尋找螢光便可知道基因何時以及為什麼「開啟」。
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我們對新型的螢光蛋白 CagFbFP滿懷期待!
幾十年來,螢光蛋白如GFP的使用一直是生物分析的支柱,甚至獲得了諾貝爾獎。雖然這些分子非常適合實驗室使用,但它們確實有局限性,因為它們易高溫變性,蛋白質結構龐大,並且僅在氧存在下才發光。然而現在,來自莫斯科物理和技術研究所的生物物理學家與來自法國和德國的科學家一起創造了一種新的螢光蛋白。除了在紫外線和藍光照射下發光外,這種新分子非常小,在高溫下穩定。