在生命科學(xué)研究中，GFP（綠色熒光蛋白）被譽(yù)為“活體顯微鏡"。

但與傳統(tǒng)的熒光素酶（Luciferase）系統(tǒng)不同，GFP有一個(gè)極其反常識(shí)的特性：它不需要添加任何底物（Substrate），也不需要輔酶，就能發(fā)光。

這是為什么？

1. 起源：來自水母的“發(fā)光二極管"

GFP最早提取自維多利亞多管水母（Aequorea victoria）。

大多數(shù)生物的生物發(fā)光（Bioluminescence）依賴于化學(xué)反應(yīng)。例如螢火蟲，需要熒光素在酶的催化下氧化才能發(fā)光。

但GFP不同。它的內(nèi)部自行形成了一個(gè)發(fā)色團(tuán)（Chromophore）。

這個(gè)發(fā)色團(tuán)由第65至67位的三個(gè)氨基酸（絲氨酸-酪氨酸-甘氨酸）經(jīng)過自身環(huán)化、脫氫形成。它被包裹在一個(gè)堅(jiān)固的β-桶狀結(jié)構(gòu)（像一個(gè)大籠子）里。

這意味著，只要這個(gè)蛋白被正確表達(dá)折疊，它自己就能發(fā)光。不需要“加油"，也不需要“點(diǎn)火"。

2. 光譜：為什么我們用藍(lán)光去照它？

雖然GFP發(fā)出的光是綠色的（發(fā)射波長約508nm-509nm），但它最敏感的激發(fā)光（Excitation）卻在395nm（紫外）和475nm（藍(lán)光）附近。

這里有一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

我們常用的eGFP（增強(qiáng)型綠色熒光蛋白），經(jīng)過人工突變優(yōu)化后，其在488nm（藍(lán)光）處的吸收峰大幅提升。

這就是為什么我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里：

• 激光共聚焦顯微鏡使用488nm激光器。

  
  

• 熒光激發(fā)光源使用450nm-470nm的藍(lán)光LED。

  
  

原理很簡單： 用高能量的短波光（藍(lán)/紫），去撞擊GFP蛋白內(nèi)部的發(fā)色團(tuán)，讓它躍遷到高能態(tài)，再回落釋放能量，發(fā)出長波長的綠光。

3. 干擾：最討厭的“綠色噪音"

在植物研究中，觀察GFP最大的敵人不是黑暗，而是葉綠素。

葉綠素在植物體內(nèi)含量，它的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜與GFP高度重疊。

當(dāng)你用紫外或藍(lán)光照射植物葉片時(shí)，葉綠素也會(huì)發(fā)出紅色的熒光。這就像在一個(gè)嘈雜的搖滾樂現(xiàn)場(chǎng)，你想聽清一個(gè)人的耳語——極其困難。

解決方案有兩個(gè)：

1. 物理濾光：使用截止濾光片（Cut-off Filter）。例如LUYOR配套的LUV系列黃色眼鏡，它能阻擋500nm以下的藍(lán)光和雜散光，只允許500nm以上的綠色/紅色熒光通過。這樣，背景變暗了，GFP的綠光就凸顯出來了。

   
   

2. 精準(zhǔn)激發(fā)：使用高功率的3415系列（LUYOR-3415RG）光源。其450nm的窄波段藍(lán)光能高效激發(fā)eGFP，同時(shí)避免激發(fā)出過多葉綠素的長波長背景干擾。

   
   

4. 結(jié)語：工具是科學(xué)的延伸

GFP的發(fā)現(xiàn)（2008年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)）讓我們看見了細(xì)胞內(nèi)的動(dòng)態(tài)過程。

但看見的前提，是我們擁有與之匹配的工具。

從下村脩最初在水母中提取的那一點(diǎn)點(diǎn)蛋白，到如今我們可以用上海儀橙科技的3415手持設(shè)備在田間地頭快速篩查轉(zhuǎn)基因作物，科學(xué)的進(jìn)步往往就體現(xiàn)在：我們能用更合適的光，照亮我們想要看見的生命現(xiàn)象。

LUYOR-3415RG 雙波段熒光蛋白激發(fā)光源

• 藍(lán)光波段：450nm（精準(zhǔn)激發(fā)GFP/eGFP/YFP）

  
  

• 綠光波段：530nm（精準(zhǔn)激發(fā)RFP/DsRed/mCherry）

  
  

• 配套濾光眼鏡：物理屏蔽背景光，提升信噪比

  
  

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