（圖片來源于Duan, 2014）

一、光激活熒光蛋白：生物成像的“閃光燈”
光激活熒光蛋白（Photoactivatable Fluorescent Proteins, PAFPs）是一類特殊的熒光蛋白，它們只有在特定波長光照射下才能被激活并發出熒光。這種特性使得PAFPs在生物成像中具有獨特的優勢。通過精確控制光照時間和位置，科學家們可以實現對生物體內特定區域或特定分子的精準成像，從而揭示生命活動的細節。
 

（圖片來源于Adam, 2014）

PAFPs的發光機制通常涉及光致異構化反應。在特定波長光照射下，熒光蛋白中的發色團發生結構變化，從而引發熒光發射。這種變化是可逆的，即當停止光照后，熒光蛋白會恢復到初始狀態，等待下一次的激活。這種“閃光燈”式的工作模式使得PAFPs在需要高精度、高靈敏度成像的場合中備受青睞。

在神經科學研究領域，PAFPs已被廣泛應用于神經元活動的實時監測。通過將PAFPs表達在神經元中，科學家們可以觀察神經元在受到刺激時產生的電信號，進而揭示神經系統的功能和機制。此外，PAFPs還可用于追蹤細胞遷移、監測蛋白質相互作用等研究，為生物學研究提供了強有力的技術支持。

常用的有以下幾種光激活熒光蛋白：

二、光轉化熒光蛋白：多色成像的“魔術師”
光轉化熒光蛋白（Photoconvertible Fluorescent Proteins, PCFPs）能夠在不同波長光照射下發生顏色變化，實現多色成像。這種特性使得PCFPs在細胞成像、蛋白質追蹤等研究中具有廣泛的應用前景。
 

（圖片來源于Wiedenmann, 2004）

PCFPs的顏色變化涉及光致異構化反應和電荷轉移過程。在特定波長光照射下，熒光蛋白中的發色團發生結構變化，導致熒光光譜的偏移，從而引發顏色變化。這種變化是可逆的，即當再次受到不同波長光照射時，熒光蛋白會恢復到原始顏色或切換到另一種顏色。

通過表達PCFPs在細胞中，科學家們可以實時監測細胞的生長、分裂和遷移等過程，同時還可以通過顏色變化來區分不同的細胞類型或蛋白質。這種多色成像技術不僅提高了成像的分辨率和靈敏度，還有助于我們更好地理解生命活動的復雜性和多樣性。

常用的有以下幾種光轉化熒光蛋白：

三、光控開關熒光蛋白：精準調控的“開關”
光控開關熒光蛋白（Optogenetic Switches, OSFPs）是一類能夠通過光照來控制其熒光發射狀態的熒光蛋白。它們可以在光照和黑暗之間自由切換熒光狀態，實現對生物體內特定分子的精準調控。
 

（圖片來源于Stepanenko, 2011）

OSFPs的熒光開關機制涉及光敏基團與熒光團之間的相互作用。在光照條件下，光敏基團會發生構象變化，進而影響熒光團的熒光發射。當停止光照時，光敏基團會恢復到初始狀態，熒光團也隨之恢復熒光發射。這種可逆的熒光開關機制使得OSFPs在生物成像和基因調控等領域具有廣泛的應用前景。

在基因調控方面，OSFPs可以與其他基因調控元件相結合，構建出光控基因表達系統。通過精確控制光照時間和強度，科學家們可以實現對特定基因表達的精準調控，進而揭示基因在生命活動中的功能和機制。此外，OSFPs還可用于構建光控藥物遞送系統，實現對藥物的精準釋放和靶向輸送。

常用的有以下幾種光控開關熒光蛋白：

四、新型熒光蛋白的差異特點

五、新型熒光蛋白的應用前景
新型熒光蛋白在生物醫學研究領域展現出巨大的應用潛力。隨著技術的不斷進步和創新，我們有理由相信這些熒光蛋白將在未來為我們揭示更多生命的奧秘。它們將在神經科學研究、腫瘤研究、干細胞研究等領域發揮重要作用，推動生物醫學研究的深入發展。

新型熒光蛋白以其獨特的光學特性和廣泛的應用前景，正成為生物科學研究中不可或缺的工具。讓我們期待這些熒光蛋白在未來為我們揭示更多生命的奧秘，推動生物醫學研究的蓬勃發展。

南模生物可提供各類熒光蛋白表達的定制服務，詳情請咨詢南模生物技術支持，咨詢熱線：400-728-0660 (訂購/技術熱線)

參考文獻

1. Adam V, Berardozzi R, Byrdin M, Bourgeois D. Phototransformable fluorescent proteins: Future challenges. Curr Opin Chem Biol. 2014 Jun;20:92-102. doi: 10.1016/j.cbpa.2014.05.016. Epub 2014 Jun 25. PMID: 24971562.

2. Duan C, Adam V, Byrdin M, Bourgeois D. Structural basis of photoswitching in fluorescent proteins. Methods Mol Biol. 2014;1148:177-202. doi: 10.1007/978-1-4939-0470-9_12. PMID: 24718802.

3. Stepanenko OV, Stepanenko OV, Shcherbakova DM, Kuznetsova IM, Turoverov KK, Verkhusha VV. Modern fluorescent proteins: from chromophore formation to novel intracellular applications. Biotechniques. 2011 Nov;51(5):313-4, 316, 318 passim. doi: 10.2144/000113765. PMID: 22054544; PMCID: PMC4437206.

4. Wiedenmann J, Ivanchenko S, Oswald F, Schmitt F, Röcker C, Salih A, Spindler KD, Nienhaus GU. EosFP, a fluorescent marker protein with UV-inducible green-to-red fluorescence conversion. Proc Natl Acad Sci U S A. 2004 Nov 9;101(45):15905-10. doi: 10.1073/pnas.0403668101. Epub 2004 Oct 25. PMID: 15505211; PMCID: PMC528746.

關于我們
上海南方模式生物科技股份有限公司（Shanghai Model Organisms Center, Inc.，簡稱"南模生物"），成立于2000年9月，是一家上交所科創板上市高科技生物公司（股票代碼：688265），始終以編輯基因、解碼生命為己任，專注于模式生物領域，打造了以基因修飾動物模型研發為核心，涵蓋多物種模型構建、飼養繁育、表型分析、藥物臨床前評價等多個技術平臺，致力于為全球高校、科研院所、制藥企業等客戶提供全方位、一體化的基因修飾動物模型產品解決方案。