為了觀察細(xì)胞內(nèi)部的現(xiàn)象,科學(xué)家常需使用熒光蛋白。俄羅斯科學(xué)院西伯利亞分院生物物理研究所的研究團(tuán)隊(duì)在研究細(xì)胞內(nèi)部活動(dòng)變化的過(guò)程中,通過(guò)對(duì)海洋橈足類水蚤熒光蛋白基因編碼的重組、蛋白質(zhì)改性以及對(duì)分子發(fā)光強(qiáng)度的研究,首次獲得了發(fā)光強(qiáng)度超過(guò)自然水蚤蛋白5倍的突變發(fā)光蛋白。
在某些情況下,使用熒光蛋白長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)細(xì)胞內(nèi)部的變化過(guò)程非常困難,特別是如果使用螢火蟲(chóng)科的熒光蛋白,熒光反應(yīng)只能發(fā)生在特定的條件下,需要氧氣、三磷酸腺苷和鎂離子的共同作用,而保持這些成分在細(xì)胞內(nèi)的有效含量比較困難,使得熒光分析不能維持較長(zhǎng)時(shí)間。而橈足類細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)腹水蚤的熒光蛋白的熒光反應(yīng)則簡(jiǎn)單得多,僅需鈣離子和氧氣的共同作用。
俄羅斯的研究人員通過(guò)對(duì)細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)腹水蚤的發(fā)光蛋白基因進(jìn)行克隆,借助于基因操作,替換蛋白質(zhì)中的正常氨基酸,獲得突變蛋白質(zhì),再將這種蛋白質(zhì)的核苷酸編碼插入質(zhì)粒的環(huán)狀DNA中并使其在宿主細(xì)胞(大腸桿菌)中復(fù)制,通過(guò)宿主細(xì)胞得到熒光蛋白。
研究人員在研究過(guò)程中首次發(fā)現(xiàn),水蚤熒光蛋白的發(fā)光現(xiàn)象位于熒光蛋白質(zhì)N端部分,并不影響氨基酸的活性。如果切斷N端部分(蛋白質(zhì)分子一端的氨基酸),就會(huì)增強(qiáng)熒光反應(yīng)的強(qiáng)度并使其發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到以前的5倍,此外,該水蚤熒光蛋白的遠(yuǎn)端氨基酸非常接近于哺乳動(dòng)物,適用于哺乳動(dòng)物細(xì)胞反應(yīng)變化過(guò)程的熒光分析,比天然的熒光蛋白具有更強(qiáng)的靈敏度。