在我們選擇熒光蛋白時,首要考慮的是熒光蛋白的聚合性質,即是否會影響目的蛋白的功能及定位,其次是熒光蛋白的 PK 值是否與目的蛋白所處的環境的 pH 值相匹配,然后是熒光蛋白的成熟時間以及目的蛋白的壽命,綜合兩者決定熒光蛋白是否合適,zui后考慮熒光蛋白的光穩定性、密碼子偏好性是否合適,zui后考慮目的蛋白放的位置,熒光蛋白是否會影響目的蛋白的功能及定位。
發光原理:
GFP的第65至67位的三個氨基酸(絲氨酸-酪氨酸-甘氨酸)殘基,可自發地形成一種熒光發色團。當蛋白質鏈折疊時,這段被深埋在蛋白質內部的氨基酸片段,得以“親密接觸",導致經環化形成咪唑酮,并發生脫水反應。在分子氧存在的條件下,發色團可進一步發生氧化脫氫,zui終成熟,形成可發射熒光的形式。具體過程為:在 O2存在下,GFP分子內第67位甘氨酸的酰胺對第65位絲氨酸的羧基進行親核攻擊,形成第5位碳原子咪唑基;第66位酪氨酸的α2β鍵脫氫反應之后,導致芳香團與咪唑基結合,并zui終自發催化形成對羥基苯甲酸咪唑環酮生色。
GFP需要在氧化狀態下產生熒光,強還原劑能使GFP轉變為非熒光形式,但一旦重新暴露在空氣或氧氣中,GFP熒光便立即得到恢復。一般來說弱還原劑并不會影響GFP熒光,中度氧化劑如生物材料的固定,脫水劑戊二酸或甲醛等對GFP熒光影響也不大。
發光特性:
GFP吸收的光譜zui大峰值為395nm(紫外),并有一個峰值為470nm的副吸收峰(藍光);發射光譜zui大峰值為509nm(綠光),并帶有峰值為540nm的側峰(Shouder)。雖然450~490nm只是GFP的副吸收峰,但由于該激發光對細胞的傷害更小,因此通常多使用該波段光源(多為488nm)。此外,GFP的光譜特性與熒光素異硫氰酸鹽(FITC)很相似,兩者通常共有一套濾光片。GFP熒光極其穩定,在激發光照射下,GFP抗光漂白(Photobleaching)能力比熒光素強,特別是在450~490nm藍光波長下更穩定。類似的,GFP融合蛋白的熒光靈敏度遠比熒光素標記的熒光抗體高,抗光漂白能力強,因此更適用于定量測定與分析。由于GFP熒光的產生不需要任何外源反應底物,因此GFP作為一種廣泛應用的活體報告蛋白,其作用是任何其它酶類報告蛋白的。但因為GFP不是酶,熒光信號沒有酶學放大效果,因此GFP靈敏度可能低于某些酶類報告蛋白,比如螢火蟲熒光素酶等