- 生物物理所基于光致電子轉移擴展熒光蛋白的傳感性質
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2014/9/12
9月11日，美國化學會雜志jacs在線發表了中國科學院生物物理研究所王江云研究組的最新研究成果——《基因編碼非天然氨基酸作為光致電子轉移探針擴展熒光蛋白的傳感性質》。該研究利用基因密碼子擴展技術，實現了在活細胞中編碼一系列鹵代酪氨酸（3-氯代酪氨酸（cly）、3,5-二氯代酪氨酸（cl2y）、3,5-二氟代酪氨酸（f2y）、2,3,5-三氟代酪氨酸（f3y）、2,3,5,6-四氟代酪氨酸（f4y）），在熒光蛋白中實現了大分子中的光致電子轉移現象，基于光致電子轉移原理發展了對ph及mn（iii）敏感的熒光傳感器。
基因編碼和熒光蛋白傳感器是生物學研究中的重要技術手段。在過去的幾十年中，人們已經開發出多種熒光蛋白傳感器，用于監測金屬離子，ph值，第二信使和翻譯后修飾，這對于解析它們在體內信號轉導網絡中的作用是至關重要的。這些熒光蛋白傳感器通常依賴于熒光共振能量轉移或者綠色熒光蛋白gfp熒光團酚基的質子化/去質子化來發揮作用。盡管它們現在已被廣泛應用，但是在分析物結合前后，這些熒光蛋白傳感器的熒光強度變化通常都在兩倍以內。相比之下，光致電子轉移（photo-inducedelectrontransfer，簡稱pet）機制開始越來越廣泛地被引用到熒光傳感器設計中來，最重要的原因在于分析物結合前后，熒光蛋白傳感器可以展現出顯著的熒光強度變化（通常可以增強10至100倍）。pet同時也是光合作用中的主要反應，pet過程廣泛存在于生物系統中，如細胞色素c氧化酶、核苷酸還原酶、dna光解酶等，其對磁感應等生物過程也具有非常重要的意義。
該研究將一系列鹵族元素取代的酪氨酸通過基因密碼子擴展的手段定點插入到熒光蛋白（ilov2）中，發現在非天然氨基酸與熒光蛋白發光中心fmn之間的發生了快速的光致電子轉移，并測量到電子轉移發生在0.2納秒。通過熒光檢測科研人員得到了一系列對ph具有不同響應能力的熒光蛋白突變體，利用該傳感器他們檢測了細胞質的酸化過程，該傳感器將適用于研究活細胞中的ph值變化過程。同時科研人員首次得到了可以基因編碼的對mn（iii）敏感的熒光蛋白，這將有利于檢測與生物和環境相關的mn（iii）的濃度，為篩選高效的錳過氧化物酶提供了平臺，為實現高效的木質素降解及生物質轉化提供了研究工具。該研究為蛋白動態構象變化研究提供了新的研究手段，為利用合成生物學手段生產可再生能源提供了新的研究思路，為蛋白設計提供了新的工具。
該研究得到科技部國家重點基礎研究“973”計劃、國家自然科學基金委員會的資助。
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