(总结学习)荧光蛋白

一、新荧光蛋白的研究主要围绕的点:

1.荧光蛋白的亮度
2.Stokes位移(指激发峰与发射峰之间的距离)
3.光谱特性的优化
4.新型光转换与光激活荧光蛋白等方面

在多色成像时,大Stokes位移可以有效地减少光谱的串扰。

表1. 具有不同光谱特性的荧光蛋白(Reference1)

(个人疑惑:m是mutation的意思?待查证。)

二、常用荧光蛋白

1.绿色荧光蛋白
  EGFP(enhanced green fluorencent protein)由于具有高亮度和很好的光稳定性,因而是绿光区最为常用的。另有超折叠能力的GFP Superdolder,即使与不溶性蛋白融合表达,其仍可以高效折叠,从而保证其荧光亮度。(Pédelacq et al., 2006)
2.黄色荧光蛋白
  EYFP颜色很亮,现在仍在使用。但其抗酸性差、对氯化物敏感。对其改造的突变体有mCitrine和mVenus。
3.红色荧光蛋白
  主要基于对红色荧光蛋白DsRed的改造。使用较广泛的有mCherry,mStrawberry,dTomato等。
4.蓝色荧光蛋白
  EBFP发光较弱,抗光漂白和抗酸性较差,用于细胞成像时背景信号高。目前使用最亮的蓝色荧光蛋白mTagBFP是由TagRFP突变而来。

三、荧光蛋白与活体成像

  1.开发深红色或者近红外荧光蛋白对动物活体成像具有价值。因为机体组织内的血红素在可见光波段有强吸收,而水和脂肪在红外波段有强吸收,仅在近红外光波(650nm~900nm)的吸收系数最小且自发荧光最弱,被认为是活体成像的“光学窗口”。
  mKate是由TagRFP四个位点突变得到,EX max=588,EM max=635,亮度只有EGFP的45%,二聚化蛋白Katuchka蛋白的亮度是EGFP的67%。mKate和Katushka用于活体成像时,成像深度更深,获得的光学信号更丰富,能清楚地观察转基因爪蟾表达Katushka的肌肉组织。
  mKATE2是mKATE V38A/S165A/K238R的突变体,亮度提高约一倍,但光谱没有发生改变。
  2.植物活体成像面临的问题
  细胞壁自发荧光和叶绿素荧光。(这一块以后有时间再补)


图2 典型绿色叶片中常见自发荧光组分的发射光谱(图源自网络)

最后,再复习一下电磁波谱


图3 源自网络

图4 源自网络

  对x光线,紫外线,可见光和红外线,常用μm、nm表示波长;对无线电频谱,用Hz或m来分别表示其频率和波长;对高能粒子辐射,常用eV表示能量。

主要参考文献:
1.杨杰等,2010年,荧光蛋白研究进展,《生物物理学报》
2.Pédelacq JD, Cabantous S, Tran T, Terwilliger TC, Waldo GS.Engineering and characterization of a superfolder green fluorescent protein.Nat Biotechnol, 2006, 24:79~88