光激活荧光蛋白及其在植物分子细胞生物学研究中的应用.pdf

Bulletin 植物学报ChineseofBotany2010，45(5)：530-540，www．chinbullbotany．com doi：10．3969，j．issn．1674-3466．2010。05．002 ·特邀综述· 光激活荧光蛋白及其在植物分子细胞生物学研究中的应用 王锋1一，张春雨1，2万里川1王钦丽1，林金星1+ 1中国科学院植物研究所．北京100093；2中国科学院研究生院。北京100049 摘要光激活荧光蛋白是指用特定光照射时，其荧光特性发生显著改变的一类荧光蛋白。借助光激活荧光蛋白的这种特性， 可以实现对活细胞、细胞器或胞内分子的时空标记和追踪。该文介绍了目前光激活荧光蛋白的性质，并从多个方面对其应 用进行了概括。包括分子标记与动态分析、蛋白质相互作用、细胞器及细胞组分动态研究、细胞追踪以及在光激活定位显 微镜中的应用等，且对目前光激活荧光蛋白在植物分子细胞生物学中的应用进行了详细介绍。 关键词分子标记，光激活荧光蛋白。蛋白质相互作用，时空定位 王锋，张春雨，万里川。王钦丽，林金星(2010)．光激活荧光蛋白及其在植物分子细胞生物学研究中的应用．植物学报 45．530-540． fluorescent 绿色荧光蛋I刍(green protein，GFP)， 1 光激活荧光蛋白的种类和光转换机制 从维多利亚多管水母(Aequoreavictoria)中分离得到， 最早研究发现，绿色荧光蛋白及其一些变种在无氧条 该蛋白在波长488nm的激光照射下会发出绿色荧光。 件下受光能诱导其颜色由绿变红，但其具体机制尚不 由此得名。绿色荧光蛋白及其变种自1962年被发现至 et 明确，从而致使其只能在厌氧生物中运用(Elowitz 今，促进了神经牛物学和细胞生物学的极大发展(常 芳和崔素娟，2005；吴沛桥等，2009；张新生等， 中，有些呈单体的形式(可用来标记胞内蛋白，进行 2009)。日籍科学家下村修(OsamuShimomura)、美 追踪)；还有些呈四聚体形式(聚合形式可能会影响目 国哥伦比亚大学的马丁-沙尔菲(MartinChalfie)和加 的蛋白功能)。因此，单体型的PAFP具有更加广阔的 州大学圣地亚哥分校的美籍华裔科学家钱永健 Y．Tsien)m于发明和改进了荧光蛋白，共同 (Roger 荧光蛋白提出了2个主导思路：(1)将单体形式荧光 获得了2008年的诺贝尔化学奖。目前已发现有吸收、 蛋白的发光基团或邻近区域引入突变，从而引入光转 发射不同颜色光且几乎覆盖了可见光光谱的各种荧 换的特性；(2)将四聚体形式的PAFP聚合界面的个 光蛋仨](Tsien，2005)。近年来，又有一类新的荧光蛋 别氨基酸引入突变，改装为单体型的PAFP。本文依 fluorescent 白——光激活荧光蛋(photoactivatable 据PAFP的光转换特点将其分为3类。 proteins，PAFP)异军突起，从而为细胞生物学的发 展开辟了更加广阔的空间。 1．1 不可逆的光激活(暗态一发光态) 光激活荧光蛋白的基本特性是在特定激发光的 照射