利用荧光蛋白窥测基因调控

随着人类和许多其他物种基因组测序工作的完成，生物学家开始将研究重点转移到调控基因如何开启和关闭功能基因的表达上，该类研究的进行需要依靠新技术和新工具的发明应用。近期在《自然—方法学》（Nature Methods）杂志上发表的相关文章表明，美国佛罗里达州立大学国家高磁实验室研究人员与加拿大阿尔伯塔大学、加州大学圣地亚哥分校的研究者们分别通过创造出两个荧光蛋白和提高蛋白稳定性的方法使研究人员能够更简便地观测细胞的生命活动。

美国国家高磁实验室的生物学家迈克尔·戴维森和克里斯滕·黑兹尔伍德与阿尔伯塔大学的研究者共同创造出了两个新的荧光蛋白生物传感器，通过该类分子信号人们可以清楚分辨细胞中是否存在生命活动。生物传感器可以被同时用于检测一个细胞中的两个独立的动态活动，这对于理解不同的蛋白和酶是如何共同工作并完成日常功能、帮助细胞生长和分化起着关键作用。这一生物传感器的应用，能够帮助研究人员对肿瘤与发育生物学领域的课题进行深入研究。

新生物传感器的出现使荧光共振能量转移技术（FRET）得到了改进。荧光共振能量转移是指能量从一种受激发的荧光基团以非辐射的方式转移到另一种荧光基团的物理现象，FRET的能量转移效率与两个荧光基团间距离密切相关，因此可用于测定原子间及分子间的距离。这一特点使FRET技术在大分子构象变化、大分子之间相互作用、细胞信号通路等研究中发挥重要作用，成为生物医学研究中的重要方法。

但由于细胞内的生物学过程常常涉及多于两个的大分子间相互作用，以往的FRET技术往往无法满足生物学研究的需求。研究小组带头人戴维森说，在荧光共振能量转移中，活体细胞中两个荧光分子相互作用时将传递能量，作为分子标记它们的活动可以在显微镜下观察到，然而我们一直以来一次只能观察到一个生物传感器。

新的技术——双边FRET则不同，它可以通过上述新的生物传感器分子，检测中间肽链而同时检测两个荧光蛋白。新的生物传感器是基于新的紫外激发黄色荧光的绿色荧光蛋白基因发明的，由于它们独特的被激发特性，它可以在其他分子存在的同时被监测到。几百个该类新生物传感器已经在过去几年里被用于研究细胞规模式死亡、新陈代新、细胞分裂、激素刺激等一系列细胞生命活动。

同时，戴维森小组及合作者们也进一步扩展了光学显微镜的能力，他们创造了新的荧光蛋白观测办法，使蛋白在显微镜下更加稳定。这些蛋白对光很敏感，经过一定的时间后会被漂白消失。通过使蛋白更稳定，显微镜使用者将能更长时间地观察活体细胞。

将上述两项技术的进展综合在一起，可以一次性较长时间地观察一个细胞的两个动力过程，有望加速研究的进行并扩展光学显微镜的应用。（来源：科技日报张佳星）

（《自然—方法学》（Nature Methods），doi:10.1038/nmeth.1207，Hui-wang Ai，Robert E Campbell）

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