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绿色荧光蛋白和荧光素酶_马三梅

绿色荧光蛋白和荧光素酶

马三梅 王永飞 (暨南大学生物工程学系 广州 510632)

摘 要 绿色荧光蛋白和荧光素酶基因是基因工程中广泛使用的两个报告基因。本文从绿色荧光蛋白和荧光素酶的来源、性质、发光机理、检测方法和用途等方面论述了两者的区别。

关键词 绿色荧光蛋白 荧光素酶 报告基因

绿色荧光蛋白(gree n fl uorescent pr otei n,GFP)和荧光素酶(l uc ifer ase)基因是基因工程中广泛使用的两个报告基因(reporter ge ne),常用以检测转化的目的基因是否在受体细胞或组织中得到表达,它们在来源、性质、发光机理、检测方法以及用途等方面均有所不同。

1 来源和性质

1.1 绿色荧光蛋白 1962年Shm i o mura等[1]首先从多管水母(A equoria victoria)中分离出一种分子量为20kD的称为aequori n的蛋白。该蛋白由一条多肽链组成。当它和Ca2+以及腔肠动物荧光素结合后,可发射荧光。由于水母整体荧光及提取的蛋白质颗粒荧光都呈绿色,因此,后来人们将这种蛋白命名为绿色荧光蛋白。随后,人们从不同动物体内提取出了各种不同的GFP,其中研究较为深入的是来自多管水母科(A e quorlei dae)和海紫罗兰科(R enillidae)的GFP,即A e quoria GFP和R enill a GFP。

A equori a GFP为含238个氨基酸的单体,其分子量为27~30kD;而R enilla GFP是分子量为54kD的同型二聚体[2]。A equori a GFP和Renill a GFP分别在395n m和498nm处具有最大吸收峰[2]。

1992年P rasher等[3]首次克隆得到多管水母的g f p 基因。g f p基因由3个外显子组成,分别编码69、98和71个氨基酸。1994年,Chalfie[4]、I nouye和T suji[5]分别在异源细胞成功表达了能发射荧光的GFP。之后, GFP越来越受到人们的广泛关注。野生型GFP荧光强度较低,受温度影响大,其应用受到了限制。1995年,H em i等[6]采用定点突变的方式,把第65位丝氨酸换成苏氨酸或胱氨酸,荧光强度提高了4~6倍。后来的研究中用到的gfp突变体都是在此基础上通过改变若干碱基而得到的。

1.2 荧光素酶 荧光素酶是生物体内催化荧光素(l uciferi n)或脂肪醛(f irefly a l dehyde)氧化发光的一类酶的总称。它来自自然界能够发光的生物。根据来源,荧光素酶可分为萤火虫荧光素酶(firefl y l uc ifer ase, FL)和细菌荧光素酶(bacteri a l luciferase,BL)。从不同地区的萤火虫提取的FL和从不同细菌中提取的BL分子量大小不同,FL的范围在60~64kD之间,BL的范围在77~79kD之间[7]。

FL是蛋白质和脂类复合物(磷脂和中性脂质与FL结合)。M g2+与FL结合能提高酶的活性;磷酸脂是特定的酶激活剂,能稳定FL;而长链胆碱(C

12

~C

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)及其衍生物能使FL不可逆地失活[7]。

BL是由 、 两个多肽亚基组成的单加氧酶(m o nooxygenase)。单独的 、 亚基均无活性,只有 、 共存时才有活性。从不同海洋细菌中提取到的BL分子量基本相同,其中 亚基含354个氨基酸,分子量约40kD, 亚基含325个氨基酸,分子量约37kD。从陆生细菌中分离到的BL的 亚基含360个氨基酸,分子量约41kD; 亚基含327个氨基酸,分子量约38kD。陆生BL的 亚基和 亚基与海洋BL的 亚基和 亚基分别有85%和60%的氨基酸序列同源性[8]。

芽萌动生长。采后用保鲜剂处理,成束捆扎。外部套袋后上市销售。采收应在每支花序开花达到盛花期为宜,从基部剪取,除去下部叶片,分级包装,捆扎装箱后进入市场销售。

[本文属江苏省高校自然科学研究计划项目(03K JB220149),江苏省科技厅社会发展基金资助项目(BS2001016)],江苏省滩涂生物资源与环境保护重点建设实验室开放基金资助课题(J LCBE05040)

主要参考文献

[1]赵可夫,范海.2000.盐胁迫下真盐生植物与泌盐植物的渗透调

节物质及其贡献的比较研究.应用与环境生物学报,6(2):99~ 105

[2]江苏省植物研究所编.1982.江苏植物志.南京:江苏科学技术出

版社,下册,609~611

[3]中国科学院植物研究所编.1974.中国高等植物图鉴.北京:科学

出版社。第三册,289

[4]王洪燕,刘箭,石凤.1999.中华补血草和中亚滨藜叶片中盐激蛋

白和dehydri n的研究.山东师范大学学报(自然科学版),14(4): 422~425

[5]莫林,福斯特著(李问志译).1998.微型干插花艺术.北京:中国

林业出版社,60~65

[6]戚秋慧,盛修武.1994.二色补血草的人工栽培和迁地保护.生物

多样性,2(3):146~148

[7]那淑芝,李云祥,甄古萱等.2003.二色补血草的组织培养与快速

繁殖.承德民族师范专科学校学报,23(2):79~80

[8]刘艺军,王立清,王永刚等.1999.二色补血草软化着色技术的研

究.内蒙古林学院学报(自然科学版),21(3):63~68