Review：荧光蛋白在癌细胞研究中的多重作用

　　

生物通报道：荧光蛋白在某种定义下可以说是革新了生物学研究――运用荧光蛋白可以观测到细胞的活动，可以标记表达蛋白，可以进行深入的蛋白质组学实验等等。特别是在癌症研究的过程中，由于荧光蛋白的出现使得科学家们能够观测到肿瘤细胞的具体活动，比如肿瘤细胞的成长、入侵、转移和新生。在本期国际癌症研究权威杂志“Nature Reviews Cancer”上来自加州大学的Robert M Hoffman教授总结了在这一领域荧光蛋白的作用。 

最早出现的绿色荧光蛋白（green fluorescent protein,GFP）是由下村修等人在1962年在一种学名Aequorea victoria的水母中发现，之后又在海洋珊瑚虫中分离得到了第二种GFP。其中水母GFP 是由 238 氨基酸组成的单体蛋白质，分子量约 27 kD，GFP 荧光的产生主要是在 O 2 存在下，分子内第 67 位甘氨酸的酰胺对第 65 位丝氨酸的羧基的亲核攻击形成第 5 位碳原子咪唑基，第 66 位酪氨酸的α 2β键脱氢反应之后，导致芳香团与咪唑基结合，这样GFP 分子中就形成对羟基苯甲酸咪唑环酮生色团发出荧光。在搞清楚了这一原理后，GFP被广泛的应用到生物学研究中了，各个厂家如Promega公司、Stratagene公司（包括来自香港中文大学的橙色荧光蛋白制备技术）、Clontech公司（现属Takara公司）等都出产了相应的产品。 

 
（经基因改造获得的由红至绿的荧光蛋白，图片来自香港中文大学）

利用这些荧光蛋白，Hoffman教授在文中提到了许多在癌症研究方面的应用，主要包括：

•   荧光蛋白可以稳定转染肿瘤细胞。
• 利用表达荧光蛋白的肿瘤细胞转染将带有不同颜色荧光蛋白的转基因小鼠，可以获得肿瘤细胞与宿主细胞相互作用的双色图像。
• 用不同颜色荧光蛋白标记肿瘤细胞，比如说用绿色荧光蛋白标记细胞核，用红色的标记细胞质，这样就能方便研究细胞质－细胞核动力学。
• 研究细胞分裂的单细胞成像。
• 在小鼠模型中，通过荧光蛋白观测候选药物的功效可以帮助实时筛选抗癌药物。
• 荧光蛋白可用于“分子成像”，比如癌症转移或药物灵敏性。
• 未来将可以用于人类癌症诊断和治疗。

除了这些以外，荧光蛋白在发育生物学和神经生物学等各方面都有越来越多的应用，正如Hoffman教授写到的，荧光蛋白将我们带到了一个完全不同的世界。（生物通记者：张迪）

  原文：Nature Reviews Cancer 5, 796-806 (2005); doi:10.1038/nrc1717  
THE MULTIPLE USES OF CANCER IN VIVO FLUORESCENT PROTEINS TO VISUALIZE
Robert M. Hoffman