钱永健Science最新文章 GFP改造之父再造新荧光蛋白

　　

生物通报道，诺贝尔奖得主，GFP改造之父钱永健在最近的一期Science杂志上发表文章，他又合成了一种新的荧光蛋白，这使得生物学界的科学家又多了个选择。文章Mammalian Expression of Infrared Fluorescent Proteins Engineered from a Bacterial Phytochrome

刊登在5月8日的Science上。

 

2008年钱永健因改造GFP和日本科学家下村修，美国科学家马丁•查尔非共同获得诺贝尔化学奖，GFP能在生物学中广泛应用要归功于钱永健，正是他不断改造GFP才使得科学家们有多种观测细胞内部活动的标记选择。

 

1995年钱永健完成单点突变（S65T）。这个突变显著提高了GFP的光谱性质，荧光强度和光稳定性也大大增强。突变后的GFP激发峰转移至488 nm，而发射峰仍保持在509 nm，这和常用的FITC滤光片匹配，提高了GFP的应用潜力。而F64L点突变则改善了GFP在37℃的折叠能力，综上就产生了增强型GFP，也就是我们常见的EGFP。

 

其他的突变还包括颜色突变，这其中大部分也是钱永健的功劳（图1）。现在有蓝色荧光蛋白（EBFP, EBFP2, Azurite, mKalama1）、青色荧光蛋白（ECFP, Cerulean, CyPet）和黄色荧光蛋白（YFP, Citrine, Venus, Ypet）。蓝色荧光蛋白除mKalama1外，都包含Y66H替换。青色荧光蛋白则主要包含Y66W替换。YFP衍生物是由T203Y突变实现的。另外，还有对pH敏感的突变体如pHluorins。

 

今天钱永健再度创新，成功合成了红外线荧光蛋白。由于多种荧光蛋白需要外界光源刺激才能发光，因此限制了荧光蛋白在活体动物中的应用，很多的光源穿透力太弱，无法穿透动物肌肉组织激发荧光蛋白发光，因此，如果有一种荧光蛋白能接受可穿透动物肌肉组织的光源激发荧光那就太好了。

 

钱永健新合成的红外线荧光蛋白正符合这一要求。他们在Deinococcus radiodurans细菌中发现一种可吸收红外线的蛋白质，将这种蛋白改良后能提高其吸收红外线的效率，再将这一蛋白与胆绿素结合在一起。将其导入腺病毒载体，感染小鼠后，能在小鼠体内检测到荧光。

 

这一研究成果有利于科学家在活体动物上进行生物活性研究。

（生物通 小茜）

生物通推荐原文检索：Mammalian Expression of Infrared Fluorescent Proteins Engineered from a Bacterial Phytochrome

Xiaokun Shu,1,2 Antoine Royant,3 Michael Z. Lin,2 Todd A. Aguilera,2 Varda Lev-Ram,2 Paul A. Steinbach,1,2 Roger Y. Tsien1,2,4,*

 

Visibly fluorescent proteins (FPs) from jellyfish and corals have revolutionized many areas of molecular and cell biology, but the use of FPs in intact animals, such as mice, has been handicapped by poor penetration of excitation light. We now show that a bacteriophytochrome from Deinococcus radiodurans, incorporating biliverdin as the chromophore, can be engineered into monomeric, infrared-fluorescent proteins (IFPs), with excitation and emission maxima of 684 and 708 nm, respectively; extinction coefficient >90,000 M–1 cm–1; and quantum yield of 0.07. IFPs express well in mammalian cells and mice and spontaneously incorporate biliverdin, which is ubiquitous as the initial intermediate in heme catabolism but has negligible fluorescence by itself. Because their wavelengths penetrate tissue well, IFPs are suitable for whole-body imaging. The IFPs developed here provide a scaffold for further engineering.