
如今,科學家可以跟踪癌細胞的傳播方式,艾滋病毒感染的發展方式,甚至男性最終會施肥雌性果蠅的卵。這些和許多其他有關人類健康洞察力的研究都受益於在海洋生物中首次發現的綠色,發光的蛋白質。
從其在特定物種的水母,綠色熒光蛋白或GFP的體內的不起眼開始,已經改變了生物醫學研究。科學家使用指示製造GFP的基因,可以將無害的黑暗標籤附加到所選蛋白質的蛋白質中,無論是在實驗室菜餚中還是在生物內部的生物中,以跟踪其活動。就像在單元的內部工作原理上閃閃發光。扁蟲,t和斑馬魚是其部分以科學名義發光的生物之一。
人類細胞中的單個蛋白質太小,即使在顯微鏡下也看不到,但是它們的形成,折疊和相互作用對生活至關重要 - 因此,在行動中瞥見它們是無價的。用GFP標記果蠅精子也可以闡明某些性細胞如何最大化其受精的機會。
GFP也可用於研究細胞內環境的各個方面,例如細胞的pH或鈣濃度。
古代
GFP聽起來像是一種未來派的科幻材料,但實際上已經存在了超過1.6億年。該蛋白質自然在北美水母中表達Aequorea勝利,並通過吸收環境中藍光的能量並發出綠色的光澤來起作用。科學家不知道為什麼這些水母會進化出光芒,但一個假設是它可以幫助他們抵禦掠食者。
水母並不是唯一在地球上生物發光的生物。顏色不同的發光蛋白自然發生在一百多種,包括螢火蟲和珊瑚。這些熒光蛋白中的許多用於推導新的彩色標籤進行研究。
但是,GFP仍然是特殊的,因為它在創建時會自發地折疊成正確的形狀,準備發光而無需其他化學物質,酶或其他物質的幫助。
珍貴的蛋白質
GFP Research在2008年有時間在舞台上發光諾貝爾獎在化學中發現和開發GFP。
Shimomura在1960年代首先從水母中提取了發光蛋白,然後隔離了帶有指令的基因。這使研究人員能夠通過繁殖或使用病毒等技術傳遞遺傳物質將基因引入任何其他動物。只要動物具有該基因,它就可以產生GFP - 可以用來點亮動物的特定部分,例如肌肉細胞或腦細胞電路。
Chalfie在1990年代初期的作品將GFP變成了研究基因表達的強大工具,隨後的幾年中,Tsien的作品產生了整個顏色的調色板,顏色更長,更明亮,使研究人員可以同時研究許多不同的分子。
GFP的發現為令人興奮的新科學可能性打開了大門,例如看到特定的細胞在胚胎開發過程中的表現如何,研究細胞在一個稱為的過程中如何死亡凋亡甚至找到新的方法來打開和關閉熒光。
超越GFP
GFP非常適合研究細胞,但確實有其局限性。在活哺乳動物中,它的熒光顏色通常被掩蓋,因為血紅蛋白血液吸收了GFP發出的可見光。
阿爾伯特·愛因斯坦醫學院的一組研究人員使用細菌蛋白設計了一種新的熒光探針。該探針被稱為IRFP,發出近紅外光。由於哺乳動物組織在紅外光中幾乎是透明的,因此該探針使整個器官和生物體都可以輕鬆凝視。
到目前為止,IRFP僅在小鼠上進行了測試。但是,作為一種不涉及輻射的無毒的無創方法,IRFP可能具有在人類中成像的巨大潛力。
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這篇內在的生活科學文章是由與生活協會合作的國家一般醫學科學研究所,一部分國立衛生研究院。