华裔诺奖得主钱永健去世 GFP点亮生命科学

　　

生物通报道：来自美国加州大学圣地亚哥医学院的消息，华裔生物化学家，2008年诺贝尔化学奖得主钱永健（Roger Yonchien Tsien）8月24日于俄勒冈州的一条自行车道上去世，具体原因尚未确定。

 

（钱永健教授）

1952年出生于美国纽约、现年64岁的钱永健教授，祖籍浙江杭州，是“中国导弹之父”钱学森的堂侄，他与80岁的麻州海洋生物学实验室日裔美籍科学家下村修、61岁的美国哥伦比亚大学教授查尔菲，以共同发现绿色荧光蛋白(GFP)以及应用方式荣获2008年诺贝尔化学奖。钱永健也是诺贝尔奖创办108年来，第8位获得诺贝尔奖殊荣的华裔科学家。

钱永健1992年开始投入绿色荧光蛋白的研究工作，到了1994年在著名的Science期刊发表论文，直至2008年获得诺贝尔化学奖殊荣，在15年的研究过程中，他对荧光蛋白的研究已不只是兴趣这么简单了。对未生育子女的钱永健而言，荧光蛋白就如同是他潜心培育的小孩。

GFP的前世今生

GFP由238个氨基酸组成，分子量为26.9 kDa，最初是从维多利亚多管发光水母（Aequorea victoria）中分离出来的，在蓝光照射下会发出绿色荧光。来源于水母的野生型GFP在395 nm和475 nm分别有主要和次要的激发峰，它的发射峰在509 nm，处于可见光谱的绿色区域。来源于海肾的GFP只在498 nm有单个激发峰。

GFP是典型的β桶形结构，包含β折叠和α螺旋，将荧光基团包含在其中。严密的桶形结构保护着荧光基团，防止它被周围环境淬灭，内部面向桶形的侧链诱导Ser65–Tyr66–Gly67三肽环化，导致荧光基团形成。

1962年，下村修和约翰森从维多利亚多管水母中分离生物发光蛋白-水母素（aequorin）时，意外地得到了一个副产物。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，他们得到了这个蛋白，当时称绿色蛋白，以后称绿色荧光蛋白（GFP）。GFP在水母中之所以能发光，是因为水母素和GFP之间发生了能量转移。水母素在钙刺激下发光，其能量可转移到GFP，刺激GFP发光。这是物理化学中已知的荧光共振能量转移(FRET)在生物中的发现。

研究者们并没有意识到GFP的应用前景，慢慢就将其遗忘了。这一晃就是20年。直到1992年，道格拉斯•普瑞舍克隆并测序了野生型的GFP，文章发表在《Gene》杂志上。但具有讽刺意味的是，基金评审委员会认为普瑞舍的工作没有意义，不愿提供经费。普瑞舍一气之下，离开了科学界，将GFP的cDNA送给了几个实验室。很多人尝试用GFP的基因来表达蛋白，但都失败了。马丁•查尔非就考虑只用它的编码区域来表达。他用PCR的方法扩增了GFP的编码区，将它克隆到表达载体中，通过UV或蓝光激发，在大肠杆菌和线虫细胞内均产生了很美妙的绿色荧光。这才是GFP作为荧光指示剂的真正突破，文章发表在《Science》杂志上。

GFP首个重大改变就是钱永健在1995年完成的单点突变（S65T）。这个突变显著提高了GFP的光谱性质，荧光强度和光稳定性也大大增强。突变后的GFP激发峰转移至488 nm，而发射峰仍保持在509 nm，这和常用的FITC滤光片匹配，提高了GFP的应用潜力。而F64L点突变则改善了GFP在37℃的折叠能力，综上就产生了增强型GFP，也就是我们常见的EGFP。

荧光蛋白的改造遵循这样一个宗旨，那就是越红越好。普遍认为，长波长光子的激发对细胞和组织的光毒性小，且自体荧光和动物组织的光吸收都是最小。这些因素意味着红色的荧光基团对比度提高（因为背景应该降低），且更适合于体内成像。于是，荧光蛋白的改造慢慢向红色偏移。最初是黄色荧光蛋白，1999年人们在银莲花中发现了橙红色的荧光蛋白同源物，称之为DsRed（发射峰在583 nm）。DsRed的出现让研究人员认识到荧光蛋白的多样性，同时也有了更丰富的改造模板。之后，更长波长的荧光蛋白也陆续出现，如mStrawberry、mCherry（2004）、mApple（2008）、mRuby（2009），它们的名字也都相当动听。荧光蛋白的过去、现在和未来

钱永健研究组近年来的成果

去年，钱永健研究组挑战了“记忆储存在突触中”这一观点，他们提出长时记忆可能与细胞外的蛋白有关，这些蛋白不遵循经典的蛋白降解途径，只在需要降解的时候才降解。

要验证这一点，研究人员需要在活体动物中成像PNN的结构和活性。他们用荧光跟踪了PNN在大脑应答刺激时的动态，结果发现当突触增强信号传导加剧的时候，这种蛋白就会减少，在基质中形成孔洞。这种孔非常稳定，可以长期保持不变。

而且缺乏降解PNN的酶会使小鼠出现长时记忆缺陷，但短时记忆不受影响。这些工作给出了有力的证据，证明PNN是储存长时记忆的底物。华裔诺奖得主颠覆性发现：记忆究竟在哪里

（生物通：张迪）