爱提问的科学家的故事

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爱提问的科学家的故事

1994年，华裔美国科学家钱永健（roger y tsien）开始改造gfp，有多项发现。世界上用的大多数是钱永健实验室改造后的变种，有的荧光更强，有的黄色、蓝色，有的可激活、可变色。到一些不常用做研究模式的生物体内找有颜色的蛋白成为一些人的爱好，现象正如当年在嗜热生物中找到以后应用广泛的pcr用多聚酶后的一波浪潮。不过真发现的有用东西并不很多。成功的例子有俄国科学院生物有机化学研究所sergey a. lukyanov实验室从珊瑚里发现其他荧光蛋白，包括红色荧光蛋白。
生物发光现象，下村修和约翰森以前就有人研究。萤火虫发荧光，是由荧光酶（luciferase）作为酶催化底物分子荧光素（luciferin），有化学反应如氧化，以后产生荧光。而蛋白质本身发光，无需底物，起源是下村修和约翰森的研究。
下村修和约翰森用过几种实验动物，和本故事相关的是学名为aequorea victoria的水母。1962年，下村修和约翰森等在《细胞和比较生理学杂志》上报道，他们分离纯化了水母中发光蛋白水母素。据说下村修用水母提取发光蛋白时，有天下班要回家了，他把产物倒进水池里，临出门前关灯后，依依不舍地回头看了一眼水池，结果见水池闪闪发光。因为水池也接受养鱼缸的水，他怀疑是鱼缸成分影响水母素，不久他就确定钙离子增强水母素发光。1963年，他们在《科学》杂志报道钙和水母素发光的关系。其后ridgway和ashley 提出可以用水母素来检测钙浓度，创造了检测钙的新方法。钙离子是生物体内的重要信号分子，水母素成为第一个有空间分辨能力的钙检测方法，是目前仍用的方法之一。
1955年davenport和nicol发现水母可以发绿光，但不知其因。在1962 年下村修和约翰森在那篇纯化水母素的文章中，有个注脚，说还发现了另一种蛋白，它在阳光下呈绿色、钨丝下呈黄色、紫外光下发强烈绿色。其后他们仔细研究了其发光特性。1974年，他们纯化到了这个蛋白，当时称绿色蛋白，以后称绿色荧光蛋白gfp。morin和hastings提出水母素和gfp之间可以发生能量转移。水母素在钙刺激下发光，其能量可转移到gfp，刺激gfp发光。这是物理化学中知道的荧光共振能量转移(fret)在生物中的发现。
下村修本人对gfp的应用前景不感兴趣，也没有意识到应用的重要性。他离开普林斯顿到 woods hole海洋研究所后，同事普腊石(douglas prasher)非常感兴趣发明生物示踪分子。1985年普腊石和日裔科学家satoshi inouye独立根据蛋白质顺序拿到了水母素的基因（准确地说是cdna）。1992年，普腊石拿到了gfp的基因。有了cdna，一般生物学研究者就很好应用，比用蛋白质方便多了。