【雙熒光報告基因小鼠】織出生物學(xué)天空最美麗

　　聽說(shuō)最近有一隻粉粉哒萌萌哒的小番茄刷爆了妮們的朋友圈？

　　不過(guò)，這(zhè)一切將(jiāng)因我“變色龍”的橫空出世而改變。我爲什麼(me)叫(jiào)“變色龍”？我會(huì)不會(huì)用舌頭捕食昆蟲？我會(huì)不會(huì)“72變”？

　　咳！咳！咳！這(zhè)都(dōu)是什麼(me)科（diao）學(xué)（zuan）問題啊？人家可是一隻色彩斑斓的小鼠！

　　看著(zhe)我美麗的臉龐，自信的微笑，說(shuō)你喜歡我！

　　我之所以生得如此的色彩缤紛，要從盤古開(kāi)天辟地綠色熒光蛋白開(kāi)始說(shuō)起(qǐ)。

　　綠色熒光蛋白（GFP），是20世紀60年代，由日裔科學(xué)家下村修（Osamu Shimomura，下村脩）和美國(guó)科學(xué)家約翰遜（Frank H. Johnson）從維多利亞多管發(fā)光水母中分離出來的。GFP由238個氨基酸組成(chéng)，分子量爲26.9 kDa，在藍光照射下會(huì)發(fā)出綠色熒光。來源于水母的野生型GFP在395 nm和475 nm分别有主要和次要的激發(fā)峰，發(fā)射峰在509 nm，處于可見光譜的綠色區域。

　　GFP被發(fā)現之後(hòu)，普瑞澤(Douglas C. Prasher)最先意識到可以通過(guò)基因工程的方法將(jiāng)這(zhè)種(zhǒng)熒光蛋白連接到細胞内的各種(zhǒng)分子上，讓這(zhè)些分子帶上熒光尾巴，再通過(guò)光學(xué)成(chéng)像對(duì)它們進(jìn)行觀察和定量分析，同時(shí)研究它們在時(shí)間與空間上的特性；在另一個層次上，也可以將(jiāng)GFP表達在特定的細胞中，通過(guò)成(chéng)像的方法來觀察這(zhè)些細胞的運動和行爲。

　　在下村修工作的基礎上，普瑞澤在博士研究生階段找到并克隆了編碼aequorin的基因。在因經(jīng)費短缺而被迫停止對(duì)GFP的研究後(hòu)，普瑞澤將(jiāng)他克隆出的DNA分享給了衆多科研人員，這(zhè)包括之後(hòu)獲得諾貝爾化學(xué)獎的馬丁·查爾菲與錢永健。

　　馬丁·查爾菲(Martin Charfie)在拿到GFP的基因後(hòu)，將(jiāng)它表達在大腸杆菌内并成(chéng)功表達了綠色熒光：原來GFP并不需要與水母中特殊的物質相互作用就(jiù)能(néng)發(fā)出熒光！這(zhè)成(chéng)爲了分子生物學(xué)與遺傳學(xué)領域劃時(shí)代的工作。GFP引領的生物學(xué)革命已經(jīng)初現端倪，但GFP本身還(hái)不夠完美，它就(jiù)像一塊璞玉，需要富有想象力的能(néng)工巧匠來打磨。

　　錢氏後(hòu)人-華裔科學(xué)家錢永健（Roger Y Tsien），通過(guò)對(duì)綠色熒光蛋白分子的種(zhǒng)種(zhǒng)改造，得到了現在實驗中廣泛使用的增強型綠色熒光蛋白，以及藍色、青色和黃色的新型熒光蛋白。在此之後(hòu)，其他的實驗室又從珊瑚蟲中發(fā)現了紅色的熒光蛋白。随著(zhe)不斷的探索和改造，生物學(xué)家“熒光調色盤”中的色彩也逐漸豐富了起(qǐ)來。

　　因爲在發(fā)現和研究綠色熒光蛋白方面(miàn)作出傑出貢獻，下村修、馬丁·查爾菲與錢永健分享了2008年的諾貝爾化學(xué)獎。

　　熒光蛋白的用途

　　科學(xué)家們如此大費周章地用熒光蛋白爲細胞調色，它到底有什麼(me)用呢？

　　這(zhè)種(zhǒng)技術最大的作用，還(hái)是將(jiāng)某些需要研究的細胞與錯綜複雜的背景區分開(kāi)來。通過(guò)光學(xué)成(chéng)像對(duì)它們進(jìn)行觀察和定量分析，同時(shí)研究它們在時(shí)間與空間上的特性；在另一個層次上，也可以將(jiāng)GFP表達在特定的細胞中，來觀察這(zhè)些細胞的運動和行爲。

　　當然，將(jiāng)各種(zhǒng)熒光表達與Cre、Flpe及Dre等誘導表達系統搭配起(qǐ)來，可以解鎖非常多的應用方式，比如：將(jiāng)熒光标記放在loxP-stop-loxP後(hòu)面(miàn)，可以對(duì)Cre工具鼠的表達進(jìn)行示蹤[1]。而將(jiāng)Cre/loxP系統與多種(zhǒng)熒光組合起(qǐ)來，還(hái)可以實現Brainbow這(zhè)類更爲複雜的應用，不同的重組可以表達不同的熒光，從而混合出不同的顔色。

　　我就(jiù)在以上的使用需求下應運而生啦~下面(miàn)就(jiù)請大家切好(hǎo)西瓜，搬好(hǎo)小闆凳，聽下“變色龍”的自我介紹。

品系簡稱	B6-G/R
品系全稱	C57BL/6-H11em1Cin(CAG-loxP-ZsGreen-loxP-tdTomato)/Nju
品系類型	Knock-in
品系背景	C57BL/6JNj

　　
　　圖一 B6-G/R制作方案

　　本模型可利用Cre/loxP位點特異性重組系統對(duì)細胞命運進(jìn)行追蹤展示，揭示特定類型細胞在發(fā)育、疾病中的再生、自我更新、分化過(guò)程。雙熒光報告基因系統提供zsGreene及tdTomato兩(liǎng)種(zhǒng)熒光标記，實現了重組/非重組細胞的實時(shí)檢測，因此，本模型也是一種(zhǒng)示蹤特異性Cre表達位置的理想工具。

　　圖二 B6-G/R與Cre小鼠交配後(hòu)部分組織熒光表達檢測