紀(jì)念錢永健先生，我們來講講GFP的前世今生

一年前的今天
華人科學(xué)界的各個圈子都在為一條消息而驚愕和惋惜。

錢永�。�1952-2016）來源：wiki

2008年諾貝爾化學(xué)獎得主、美籍華裔科學(xué)家錢永�。≧oger Tsien），于2016年8月24日在美國俄勒岡州尤金縣去世，享年64歲。加州大學(xué)圣迭戈分校的訃告上寫道：“錢永健教授的工作照亮了科學(xué)”。的確，在綠色熒光蛋白的發(fā)展史上，錢永健占了濃墨重彩的一筆，他成功改造了綠色熒光蛋白，并拓展了綠色以外的其他顏色熒光蛋白，使熒光蛋白的應(yīng)用得到了極大的普及，為同時(shí)追蹤多種生物細(xì)胞變化的研究奠定了基礎(chǔ)。如今發(fā)表的生物醫(yī)藥領(lǐng)域科研成果有一半以上都用了這一技術(shù)。

紀(jì)念錢永�。禾觳艑W(xué)霸的人生

錢永健1952年出生于美國紐約，在新澤西州利文斯頓長大。錢永健的家族可謂是“科學(xué)世家”，出了多位科學(xué)家和工程師。他是中國著名科學(xué)家錢學(xué)森的堂侄。

錢永健小時(shí)候患有哮喘，只能經(jīng)常待在家里。他對化學(xué)實(shí)驗(yàn)感興趣，常常在家中地下室里做化學(xué)實(shí)驗(yàn)，一做就是幾個小時(shí)。他8歲時(shí)的實(shí)驗(yàn)記錄本如今被收藏在瑞典斯德哥爾摩的諾貝爾博物館中。

16歲時(shí)，錢永健獲得生平第一個重要獎項(xiàng)，也是美國授予高中生完成科研項(xiàng)目的最高獎：西屋科學(xué)天才獎，當(dāng)時(shí)他研究的是金屬如何與硫氰酸鹽結(jié)合。

上圖：時(shí)任美國總統(tǒng)尼克松祝賀獲得西屋天才獎一等獎的錢永健

錢永健后來獲得美國國家優(yōu)等生獎學(xué)金進(jìn)入哈佛大學(xué)學(xué)習(xí)，20歲獲得化學(xué)物理學(xué)士學(xué)位并前往劍橋大學(xué)深造，后獲生理學(xué)博士學(xué)位。他于1989年起在加州大學(xué)圣迭戈分校工作，至今已有27年。

錢永健去年8月24日單獨(dú)騎車后沒有回家，被找到時(shí)已經(jīng)去世。世人猜測錢永健是在騎自行車時(shí)去世的。

錢永健生前樂衷自行車運(yùn)動

他的工作“點(diǎn)亮了科學(xué)”

錢永健一生獲獎無數(shù)，幾乎囊括所有生命科學(xué)領(lǐng)域大獎，也是唯一一位華人沃爾夫獎和諾貝爾獎“雙得主”。是美國國家科學(xué)院院士、美國國家醫(yī)學(xué)院院士、美國藝術(shù)與科學(xué)院院士。而其年少成名，更是當(dāng)之無愧的少年天才。

著名生物學(xué)家饒毅曾寫道：“錢永健的工作，從上世紀(jì)八十年代一開始就引人矚目。他可能是世界上被邀請作學(xué)術(shù)報(bào)告最多的科學(xué)家，因?yàn)榛瘜W(xué)和生物界都愛聽他的報(bào)告，既有技術(shù)應(yīng)用，也有一些很有趣的現(xiàn)象……很多人認(rèn)為錢永健會得諾貝爾獎，可以是化學(xué)獎，也可以是生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎。”

得益于嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募医�，人們印象中的錢永健總是謙遜、低調(diào)、誠懇。看問題的眼光獨(dú)到、犀利，對科學(xué)研究充滿熱情和專注，對學(xué)生和同事慷慨無私。

會發(fā)光的蛋白GFP

20世紀(jì)后期，以綠色熒光蛋白(green fluorescent protein，GFP)為代表的一系列生物熒光標(biāo)記蛋白的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用，為生物學(xué)的大發(fā)展提供了一種全新的工具。自此之后，科學(xué)家們能夠很方便地觀察到活細(xì)胞的細(xì)微結(jié)構(gòu)和生理過程，之前難以觀察及研究的例如胚胎的發(fā)育過程、癌細(xì)胞的擴(kuò)散方式等，如今變得輕而易舉。

綠色熒光蛋白（GFP）的形狀就像一個圓柱體
來源：圣迭戈大學(xué)錢永健實(shí)驗(yàn)室

綠色熒光蛋白不僅無毒，而且不需要借助其他輔酶，自身就能發(fā)光，可以讓科學(xué)家在分子水平上研究活細(xì)胞的動態(tài)過程。當(dāng)綠色熒光蛋白的基因和我們感興趣的有機(jī)體內(nèi)所擬研究的蛋白質(zhì)基因相融合時(shí)，蛋白質(zhì)既能保持其原有的活性，綠色熒光蛋白的發(fā)光能力也不受影響。通過顯微鏡觀察這種發(fā)光的“標(biāo)簽”，科學(xué)家就能做到對蛋白質(zhì)的位置、運(yùn)動、活性以及相互作用等一目了然。在一個活體中有數(shù)萬種不同的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)精細(xì)地控制著重要的化學(xué)進(jìn)程。如果蛋白機(jī)制發(fā)生故障，通常就會發(fā)生疾病。綠色熒光蛋白可幫助研究這類機(jī)制，這就是為什么綠色熒光蛋白成為生物科學(xué)極其重要的工具。在它的幫助下，科學(xué)家還能對各種細(xì)胞的命運(yùn)了如指掌，比如，腦神經(jīng)細(xì)胞是如何發(fā)育起來的，或者癌癥細(xì)胞是如何擴(kuò)散的……

徠卡雙光子四維成像的斑馬魚胚胎的Expression of cytoplasmic GFP in the notochord and prechordal plate, 980nm. Nuclei stain through RNA injection H2B-mCherry @1030 nm. Courtesy of BioEmergences USR3695 (IBiSA FBI), Gif sur Yvettes, France.

連續(xù)33h的小鼠胚胎異染色質(zhì)的形成需要關(guān)鍵的組蛋白變體H3.3，表達(dá)的EGFP。攝自Leica活細(xì)胞工作站DMi8。

通體表達(dá)GFP發(fā)出綠色熒光的小鼠，攝自Leica體視鏡M205FA。

由于使用傳統(tǒng)熒光染料有深層組織標(biāo)記困難、難以用于活體標(biāo)記、長時(shí)間成像易淬滅等瓶頸，所以在熒光蛋白家族出現(xiàn)之前，以上這些活體深層成像，長時(shí)間活細(xì)胞成像的實(shí)驗(yàn)效果，都是使用傳統(tǒng)熒光染料所無法想象的。使用熒光蛋白對活體標(biāo)本進(jìn)行示蹤，為傳統(tǒng)生物學(xué)研究帶來了嶄新的實(shí)驗(yàn)方法，使多個生物領(lǐng)域一躍進(jìn)入了活體動態(tài)過程的定量研究階段。

熒光蛋白現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于生物學(xué)研究�？梢酝ㄟ^常規(guī)的基因操縱手段，將熒光蛋白用來標(biāo)記其他目標(biāo)蛋白，這樣可以觀察、跟蹤目標(biāo)蛋白的時(shí)間、空間變化。提供了以前不能達(dá)到的時(shí)間和空間分辨率，而且可以在活細(xì)胞、甚至活體動物中觀察到一些分子。熒光蛋白技術(shù)也使得人們可以研究某些分子的活性，而不僅僅是其存在與否。

對于有些研究來說，熒光蛋白的作用可以形容為“起死回生”：原來有些方法，需要把生物變成死物才能研究一些現(xiàn)象和過程，而熒光蛋白為主要支柱之一的現(xiàn)代成像技術(shù)，使科學(xué)家在活的細(xì)胞中觀察和研究這些過程，使一部分“死物學(xué)”變成“生物學(xué)”。

2008年的諾貝爾化學(xué)獎

正因?yàn)镚FP家族如此巨大地改變了生命科學(xué)的研究進(jìn)程，瑞典皇家科學(xué)院將2008年的諾貝爾化學(xué)獎授予對GFP的發(fā)現(xiàn)、表達(dá)和開發(fā)做出了杰出貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家：下村修(Osamu Shimomura,1928-)、馬丁·查爾菲(Martin Chalfie,1947-)和錢永健(Roger Yonchien Tsien,1952-2016)。

上圖從左至右分別為：美國科學(xué)家馬丁·查爾菲（Martin Chalfie）任職于哥倫比亞大學(xué)、日本科學(xué)家下村修（Osamu Shimomura）當(dāng)時(shí)任職于美國Woods Hole海洋生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室（MBL）、美籍華裔科學(xué)家錢永健（Roger Y. Tsien），任職于加州大學(xué)圣迭戈分校

下村修首次從Aequorea victoria中分離出GFP。他發(fā)現(xiàn)該蛋白在紫外線下會發(fā)出明亮的綠光。 

Martin Chalfie證明了GFP作為多種生物學(xué)現(xiàn)象的發(fā)光遺傳標(biāo)記的價(jià)值。在最初的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，他用GFP使秀麗隱桿線蟲的6個單獨(dú)細(xì)胞有了顏色。 

錢永健的主要貢獻(xiàn)在于讓人們理解了GFP發(fā)出熒光的機(jī)制。同時(shí)，他拓展出綠色之外的可用于標(biāo)記的其他顏色，從而使科學(xué)家能夠?qū)Ω鞣N蛋白和細(xì)胞施以不同的色彩。這一切，令在同一時(shí)間跟蹤多個不同的生物學(xué)過程成為現(xiàn)實(shí)。 

實(shí)際上，從綠色熒光蛋白的發(fā)現(xiàn)到熒光蛋白標(biāo)記法的發(fā)明應(yīng)用，過程相當(dāng)復(fù)雜�？梢哉f，如果沒有眾多科學(xué)家接力，GFP的火把就不會成功穿越間隔在發(fā)現(xiàn)與發(fā)明之間漫長的“黑暗”，熒光蛋白標(biāo)記法就不可能獲得普及。

在GFP發(fā)現(xiàn)和普及過程中的幾個關(guān)鍵人物。其中下村修，查爾菲和錢永健獲得2008年諾貝爾化學(xué)獎。

下村修：阿甘一樣的執(zhí)著和快樂

說到GFP，毫無爭議的發(fā)現(xiàn)者是日本科學(xué)家下村修（Osamu Shimomura，下村脩）和已故美國科學(xué)家約翰森（Frank H. Johnson,1908-1990）。他們1961到1974年發(fā)現(xiàn)兩種發(fā)光的蛋白質(zhì)：水母素（aequorin）和GFP。

1962年，下村修和約翰森等在《細(xì)胞和比較生理學(xué)雜志》上報(bào)道，他們分離純化了Aequorea victoria水母中發(fā)光蛋白水母素。據(jù)說下村修用水母提取發(fā)光蛋白時(shí)，有天下班要回家了，他把產(chǎn)物倒進(jìn)水池里，臨出門前關(guān)燈后，回頭看一眼水池，結(jié)果見水池閃閃發(fā)光。因?yàn)轲B(yǎng)魚缸的廢水也流到同一水池，他懷疑是魚缸排出的成分影響水母素，不久他就確定鈣離子增強(qiáng)水母素發(fā)光。1963年，他們在《科學(xué)》雜志報(bào)道鈣和水母素發(fā)光的關(guān)系。

1962年下村修和約翰森那篇純化水母素的文章中，有個注腳，說還發(fā)現(xiàn)了另一種蛋白，它在陽光下呈綠色、鎢絲燈下呈黃色、紫外光下發(fā)強(qiáng)烈綠色。其后他們仔細(xì)研究了其發(fā)光特性。1974年，他們得到了這個蛋白，當(dāng)時(shí)稱綠色蛋白、以后稱綠色熒光蛋白（GFP）。Morin和Hastings提出水母素和GFP之間可以發(fā)生能量轉(zhuǎn)移。水母素在鈣刺激下發(fā)光，其能量可轉(zhuǎn)移到GFP，刺激GFP發(fā)光。這是物理化學(xué)中已知最早的熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)在生物中的發(fā)現(xiàn)。

下村修當(dāng)時(shí)并沒有料到，自己不經(jīng)意間發(fā)現(xiàn)的GFP后來竟成了科學(xué)家們深入揭示生命活動奧秘的一個非常重要的工具。

下村修的童年少年時(shí)光都是在戰(zhàn)亂中度過的。戰(zhàn)后初期，他在長崎醫(yī)科大學(xué)（長崎大學(xué)前身）附屬藥學(xué)�？撇客瓿闪巳�年的高等教育，（嗯，就是原子彈爆炸的那個長崎。原子彈在他16歲時(shí)爆炸，他曾數(shù)周失明。）1955年，下村被選派到名古屋大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系天然有機(jī)化學(xué)研究室進(jìn)修。在那里，他對發(fā)光海螢(Cypridina hilgendorfri)體內(nèi)的熒光素提取出來并獲得結(jié)晶，并為最終確定熒光素的分子結(jié)構(gòu)奠定基礎(chǔ)。由于此項(xiàng)工作在當(dāng)時(shí)難度極大，普林斯頓大學(xué)哈維(Newton Harvey,1887-1959)教授帶著學(xué)生干了好多年仍未取得成功。于是，引起了哈維的弟子——普林斯頓大學(xué)生物學(xué)系教授約翰遜(Frank Johnson,1908-1990)的注意，他盛情邀請剛被名古屋大學(xué)破格授予理學(xué)博士學(xué)位的下村于1960年9月來到普林斯頓，開始從事為期三年的關(guān)于多管水母(Aequorea victoria)的博士后研究。

下村修在演講中展示的水母圖片
其中下左圖為日光狀態(tài)、下右圖為黑暗中狀態(tài)

他們提取到了5毫克高純度多管水母發(fā)光物質(zhì)，對其進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，該發(fā)光物質(zhì)確實(shí)是一種蛋白質(zhì)，加微量鈣離子后會發(fā)藍(lán)光，而且在真空狀態(tài)下也能發(fā)光。下村等人將這種特殊蛋白質(zhì)命名為“aequorin”，即水母素。在純化水母素過程中，下村等人還發(fā)現(xiàn)了一個副產(chǎn)品——一種含量很低、在自然光的照射下發(fā)淺綠色熒光的新型蛋白質(zhì)。于是，在該年投給《細(xì)胞和比較生理學(xué)學(xué)報(bào)》的論文腳注中，下村等人首次公開了這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時(shí)，他們將這種新型蛋白質(zhì)稱為“綠色蛋白質(zhì)”，也就是今天的GFP。

加微量鈣離子后會發(fā)藍(lán)光的“綠色蛋白質(zhì)”
來源：下村修演講報(bào)告

1963年初，下村修和約翰遜等把水母素對鈣離子敏感的相關(guān)研究整理成文，發(fā)表在美國的《科學(xué)》雜志同年6月刊上。

為獲得研究所用的足量的水母素，從1960年代開始，下村修每年夏天都要帶上家人開車足足七天，橫跨美國到到美國西北海岸的星期五港灣（Friday  Harbor）去大量捕撈多管水母。沒想到，一撈就是19個夏天。過程雖然非常辛苦，但他樂此不疲。糟糕的是，期間發(fā)生了一件事，下村等人多年積攢起來的多管水母GFP被“豬隊(duì)友“約翰遜帶去參加學(xué)術(shù)會議時(shí)丟失了。而當(dāng)時(shí)的生物技術(shù)還不甚發(fā)達(dá)，做一次GFP結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)需要上百毫克的GFP。所以，此后數(shù)年下村不得不仍舊帶著家人去星期五港灣大量捕撈多管水母。但他沒有氣餒，直到1979年，他才攢足100毫克GFP。推測出了多管水母GFP發(fā)光基團(tuán)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，并在《歐洲生物化學(xué)學(xué)會聯(lián)盟通訊》上公開了這一研究成果。

如果想繼續(xù)進(jìn)行更深入的理化性質(zhì)和分子結(jié)構(gòu)研究，則需要在一個夏天抓2.5 噸共50000個發(fā)光的小水母！下村修帶著自己的妻子兒女和幾個幫手，整個夏天的早晚都拎著小桶在水邊抓水母�；氐綄�(shí)驗(yàn)室，他還要忙著把水母的傘蓋下緣切下來，不厭其煩地分離和分析各種成分。剪切，擠壓，過濾，攪拌，沉淀……圖片來源：https://www.nobelprize.org


上圖：多年后，下村修、錢永健帶領(lǐng)助手及學(xué)生到星期五港灣故地重游。
下村修：三排左起第三位，錢永�。憾�排左起第一位。

與錢永健的天才不一樣
下村是一位阿甘型的科學(xué)家

52歲的他還只是個博士后，不但沒有什么地位和知名度，似乎也沒有什么特別的天分更不必說多么深遠(yuǎn)的眼光。尤其不懂包裝和推銷自己。就是在科學(xué)界，他也不是一個什么人物。在公眾的眼里，可能就顯得呆傻有余靈光不足。

如果不給他這個諾貝爾化學(xué)獎，這個日裔美國老者可能很快就和曾和他一起發(fā)現(xiàn)GFP后默然離世的恩師約翰森一樣，很快被人徹底遺忘掉。昨天，下村修在獲悉自己獲得諾貝爾化學(xué)獎后，在美國的家中接受日本媒體采訪時(shí)坦陳：“有傳言說是生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，我本以為得化學(xué)獎的可能性為零。昨天幾位日本人獲物理學(xué)獎是當(dāng)之無愧，我獲獎只是偶然的幸運(yùn)�！� 

下村是綠色熒光蛋白的第一個發(fā)現(xiàn)者。但他謙遜地把這一成果歸之于一系列“幸運(yùn)”。

“我一生一共抓了85萬只水母。從大量原材料中榨取一點(diǎn)點(diǎn)物質(zhì)，這可是最傳統(tǒng)的化學(xué)研究�！� MBL（Marine Biological Laboratory at Woods Hole）的新聞發(fā)布會上，他說出來的也是盡人皆知的大白話：“如果你發(fā)現(xiàn)一個有意思的題目，要一直做下去，直到發(fā)現(xiàn)一些東西。如果你碰到困難，想辦法克服。不要沮喪。科學(xué)研究中總有困難。”他在獲獎后舉行的新聞發(fā)布會上說，經(jīng)歷過苦難的人，不會輕易產(chǎn)生畏難情緒。他寄語后進(jìn)說，年輕人遇到困難時(shí)容易產(chǎn)生畏難情緒，但是，一旦發(fā)現(xiàn)自己感興趣的課題，應(yīng)該排除萬難，奮力攀登。

1980年，約翰森退休不久，下村修只有離開普林斯頓，直到這個時(shí)候已經(jīng)52歲的下村修其實(shí)還是一個博士后。下村修在1961年33歲時(shí)作出了重要發(fā)現(xiàn)（1962年發(fā)表），到1974年46歲時(shí)，全部關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)完成。在他學(xué)術(shù)生命的黃金時(shí)間里面，他一直只是博士后。

1982年至2001年，他到麻省Woods  Hole海洋生物學(xué)研究所（MBL）工作，兼波士頓大學(xué)教授。2001年MBL退休后，他在沒有任何資助的情況下，繼續(xù)作研究，把家里的地下室作為“光蛋白實(shí)驗(yàn)室”，如今已經(jīng)是80多歲高齡的耄耋老者，還用家庭地址發(fā)表文章。

承前繼后的馬丁·沙爾菲

將GFP表達(dá)到其他生物體這項(xiàng)工作，1994年由兩個實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立進(jìn)行：美國哥倫比亞大學(xué)做線蟲的Marty Chalfie實(shí)驗(yàn)室，和加州大學(xué)圣迭哥分校、Scripps海洋研究所的兩位日裔科學(xué)家Inouye和Tsuji。

其中，Chalfie等于1994年在《科學(xué)》上發(fā)表的文章就被引用了3349次。

1988年，綠色熒光蛋白在一次大會上被偶然提起，在座的哥倫比亞大學(xué)教授馬丁·沙爾菲突然聯(lián)想：何不讓它走出水母，到其它生物中去發(fā)光？一個突發(fā)奇想，因?yàn)榉N種原因卻在4年后才在實(shí)驗(yàn)室付諸實(shí)施；大腸桿菌被神速地變成了“綠色熒光蛋白生產(chǎn)車間”，產(chǎn)量頗高以至于細(xì)胞在日光下就呈綠色。沙爾菲繼續(xù)將目光轉(zhuǎn)向他最喜歡的科研物種——線蟲。這種一毫米長的低等小生物通體透明，全身的900多個細(xì)胞清晰可辨。經(jīng)過沙爾菲的改造，整條蟲僅有的6個觸覺感受細(xì)胞開始“生產(chǎn)”綠色熒光蛋白，在紫外光的照耀下，這6個細(xì)胞在蠕動的小蟲體內(nèi)就好像用熒光筆描畫出來了一樣。

GFP家族“照亮了生物學(xué)研究的未來”

后來，錢永健等人拓寬了多色的熒光蛋白，先后變出了藍(lán)色系列、青色系列、黃色系列、橙色系列的熒光蛋白。

之后的十幾年中，綠色熒光蛋白又被用到了病毒、酵母、小鼠、植物甚至人類等各種生物——它們前所未有地在生命活著的狀態(tài)下被涂上了顏色：癌細(xì)胞裝載了綠色熒光，就與周圍細(xì)胞區(qū)別開來，它們擴(kuò)張領(lǐng)地的腳步一覽無余；小得難以追蹤的HIV病毒被鑲了熒光，它們?nèi)绾芜M(jìn)入細(xì)胞、躲在細(xì)胞哪個角落、怎樣從細(xì)胞中冒出去的種種過程就都被暴露在世人眼前……

研究還可以進(jìn)入更微觀的層次。一枚細(xì)胞中的蛋白成千上萬，不僅長相相似，而且都是“隱身”的，科學(xué)家將綠色熒光蛋白專門連在他們喜歡的蛋白上，就像在蛋白后邊拖了一顆燈泡。小燈泡在黑暗的細(xì)胞中熠熠發(fā)光，看到它們跑來跑去，你就知道蛋白躲在哪里，大約在做什么事情。

委員會成員在評論綠色熒光蛋白的功績時(shí)說，它“照亮了生物學(xué)研究的未來”，不僅如此，它也擴(kuò)展了我們視野所及的范圍。

著名生物科學(xué)家饒毅評價(jià)說“這個領(lǐng)域，最重要的工作顯然是下村修和約翰森做的。錢永健在兩個方面做出了重要的貢獻(xiàn)，如果錢與下村修合得獎也很合理。第三重要的是普瑞舍。他承前啟后，有助于推廣應(yīng)用下村修的發(fā)現(xiàn)�！�

細(xì)胞里的彩虹 

盡管有許多成功的例子， 但是野生綠色熒光蛋白畢竟是為水母而非實(shí)驗(yàn)室而設(shè)計(jì)。它有時(shí)候不夠亮，有時(shí)候滅得太快，有時(shí)候在細(xì)胞里扎成一團(tuán)給細(xì)胞造成麻煩，還有時(shí)甚至不聽話地把科學(xué)家喜歡的蛋白拽到錯誤的地方；更嚴(yán)重的是，激發(fā)野生綠色熒光蛋白需要用高能量的紫外線，這就使得觀察的過程不可避免地對細(xì)胞造成了損害。幸好第三位諾貝爾獎得主錢永健出場了，他是第一位致力于改造綠色熒光蛋白的人。今天，改造工程仍在世界上若干實(shí)驗(yàn)室繼續(xù)，但是熒光蛋白的應(yīng)用范圍已經(jīng)得到大大拓寬。

除了讓綠色熒光蛋白變得更加完美，錢永健等人還用它做模板，先后變出了藍(lán)色系列、青色系列、黃色系列、橙色系列的熒光蛋白。再后來，一些科學(xué)家從一種�？�中分離出了紅色，人們親切地將其衍生出的紅粉系列命名為草莓、櫻桃、甜瓜、香蕉、橙子、梅子和覆盆子。至此，熒光蛋白終于能在細(xì)胞中畫出一道完整的彩虹。

上圖：用產(chǎn)生不同顏色熒光蛋白的細(xì)菌創(chuàng)作的圖畫。來源wiki

一組科學(xué)家讓這道彩虹華麗升空。他們用多種顏色的熒光蛋白“標(biāo)記”了小鼠大腦中上百個細(xì)胞。一個個拖著長長神經(jīng)纖維的神經(jīng)細(xì)胞就像一個個 五顏六色的風(fēng)箏，整齊排布或者彼此相交�？茖W(xué)家們可以看出紅色細(xì)胞如何同綠色細(xì)胞并行不悖，藍(lán)色的又如何和紫色的相互糾纏，他們調(diào)侃地將小鼠命名為腦虹——Brainbow（來自英語單詞Rainbow，意為彩虹）；而這只具有彩色大腦的小鼠也讓實(shí)驗(yàn)室外的普通人一睹熒光蛋白的魅力。

綠色熒光蛋白在地球上已存在了一億六千萬年。直到公元一世紀(jì)，“發(fā)光的水母”才第一次被文字記載。又過了兩千年，神秘的熒光蛋白終于爬出海洋，鉆進(jìn)了其它動物的細(xì)胞。

至今也沒有人知道那些在那不勒斯港隨波徜徉的水母究竟如何享用自然送給它們這個閃耀的禮物，然而它無疑已經(jīng)深入我們所在的“異域”，并幫助人類照亮了周圍那些本不可見的世界。

參考文獻(xiàn)

1.    Shimomura O, Johnson FH, Saiga Y (1962). Extraction, purification and properties of aequorin, a bioluminescent protein from the luminous hydromedusan, Aequorea. J. Cell. Comp. Physiol. 59:223-239.

2.    Shimomura O, Johnson FH, Saiga Y (1963). Microdetermination of calcium by aequorin luminescence. Science 140:1339-1340.

3.    Morise H, Shimomura O, Johnson FH, Winant J. (1974). Intermolecular energy transfer in the bioluminescent system of Aequorea. Biochemistry 13:2656– 62.

4.    Prasher D, McCann RO, Cormier MJ (1985). Cloning and expression of the cDNA coding for aequorin, a bioluminescent calcium-activated protein. Biochem. Biophys. Res. Commun. 126:1259–1268.

5.    Inouye, S., Noguchi, M., Sakaki, Y., Takagi, Y., Miyata, T., Iwanaga, S., Miyata, T. & Tsuji, F.I. (1985) Cloning and sequence analysis of cDNA for the luminescent protein aequorin. Proc. Natl Acad. Sci. U.S.A. 82, 3154–3158.

6.    Prasher DC, Eckenrode VK, Ward WW, Prendergast FG, Cormier MJ. (1992). Primary structure of the Aequorea victoria green-fluorescent protein. Gene 111:229-33.

7.    Chalfie M, Tu Y, Euskirchen G, Ward WW, Prasher DC (1994). Green fluorescent protein as a marker for gene expression. Science 263:802-805.

8.    Inouye S, Tsuji FI. (1994). Aequorea green fluorescent protein. Expression of the gene and fluorescence characteristics of the recombinant protein FEBS Lett. 341: 277– 80.

9.    Heim R, Prasher DC, Tsien RY (1994). Wavelength mutations and posttranslational autoxidation of green fluorescent protein. Proc Natl Acad Sci USA 91:12501-12504.

10.  Matz, M.V., Fradkov, A.F., Labas, Y.A., Savitsky, A.P., Zaraisky, A.G., Markelov, M.L. & Lukyanov, S.A. (1999) Fluorescent proteins from nonbioluminescent anthozoa species. Nature Biotechnol. 17:969–973.

11.  Tsien RY (1980). New calcium indicators and buffers with high selectivity against magnesium and protons: design, synthesis, and properties of prototype structures. Biochemistry 19:2396-2404.

12.  Tsien, R.Y. (1981). A non-disruptive technique for loading calcium buffers and indicators into cells. Nature 290:527–528.

13.  Brooks S (2005). The discovery of aequorin and green fluorescent protein. J. Microscopy 217:1-2.

14.  Green Fluorescent Protein-GFP History -Osamu Shimomura. Science News.

15.  饒毅.美妙的生物熒光分子與好奇的生物化學(xué)家.《科學(xué)時(shí)報(bào)》10-6,2008.

16.  2008年諾貝爾化學(xué)獎. 《生命科學(xué)》.

17.  他用熒光蛋白“照亮”了細(xì)胞 科通社

18.  饒毅.下村修-只為好奇而科研.

19.  黃波,吳祺,曾成鳴. 綠色熒光蛋白——2008年諾貝爾化學(xué)獎簡介

20.  《中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考》, 2009(5):62-63

21.  今年諾貝爾獎化學(xué)獎得主下村修的水母故事.科學(xué)松鼠會.

22.  曉小.下村修與他的發(fā)光水母.《科學(xué)啟蒙》 2009年Z1期

23.Kwanghun Chung, Structural andmolecular interrogation of intact biological systems. nature.1.2107(2013)