Page 9 - Science Focus (issue 15)

另一個重大突破出現在 1987 年，當時美國微生物
學家 Douglas Prasher 詳細研究了 GFP 的 DNA 和
蛋白質序列。他提出可以透過一些遺傳學上的技術，以
及利用細胞合成蛋白質的機制，使 GFP 可以用於標籤
蛋白質 [4]。這將是對研究蛋白質十分實用的方法，因
為大多數蛋白質都是無色的，並且因太小而不能用顯微
技術直接觀察。如果 GFP 可以與目標蛋白連接，然後
在有高能量的光把其激發的情況下，則可以透過檢測綠
色螢光信號在細胞內追踪目標蛋白。
對於蛋白質合成，基因的 DNA 序列必須被轉錄成
信使 RNA（mRNA），然後轉譯成多肽。Prasher 想像
出可以利用分子生物學工具將 GFP 基因插入目標基因
旁邊，然後細胞便會產生一個單一的融合蛋白 — 目標
蛋白與 GFP 融合。在理想情況下，產生的融合蛋白會
保留兩種蛋白質原來的功能。
哥倫比亞大學教授 Martin Chalfie 和他的妻子
Tulle Hazelrigg 實現了 Prasher 的想法。Chalfie 和
他的團隊最先成功應用 GFP 在其他生物上。他最初
在大腸桿菌中表達 GFP，令其在瓊脂平板上生長時產
生出美麗的綠色圖案。然後，他透過在秀麗隱桿線蟲
（ Caenorhabditis elegans）中表達 GFP，成功把其
少量的神經元「點亮」。Hazelrigg 採用了她丈夫的技
術，成功研究了果蠅發育中的許多的關鍵蛋白 [5]。
來自海洋的綠寶石 —
綠色螢光蛋白
1 Bioluminescence: Emission of light by a living organism
生物光：生物體的發光現象
2 Tag: To add a label to a molecule so it can be detected and
traced
標籤：為分子添加記號，以便檢測和追踪
在接下來的幾年裡，生物化學家錢永健和其他科
學家通過向原始 GFP 引入突變，把其「改造」。這創
造了許多新版本的 GFP，當中有些能發出更高亮度
2 的綠光，以及有些能發出不同顏色的螢光：黃色螢光
蛋白（yellow fluorescent protein; YFP）、增強藍綠
色螢 光 蛋白（enhanced cyan fluorescent protein;
ECFP）[6] 等。但是，您是否注意到光譜中近紅色的顏
色丟失了？在發現 GFP 後，科學家亦發現了一種來自蘑
菇珊瑚 Discosoma 的紅色螢光蛋白 mRFP1 [7]。然
後，錢教授和其他研究人員使用相同的技術來「改造」
紅色螢光蛋白，以得到更多不同顏色的螢光蛋白，如櫻
桃紅（mCherry）和橙色（mOrange）[6]。色彩齊備的
螢光蛋白使科學家能夠同時標記多種目標蛋白。
螢光蛋白的應用範圍可大了！現在已被慣
常地用於研究無數蛋白質的功能和活性，特別
是那些與疾病相關的蛋白質。GFP 的真正重要性
和潛力最終在 2008 年得到認可：
Martin Chalfie、下村脩和錢永
健被授予該年度的諾貝爾化學獎
[8]。
誰會想到水母的精緻光芒會照亮生物
研究的道路？
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