绿色荧光蛋白(丝氨酸—酪氨酸—甘氨酸）残基可自发生成一种生色团，当它被激发失去一个质子后，即可形成一种带负电的发光结构。红色（橙色）荧光蛋白（Orange Fluorescent Protein， OFP）是从珊瑚中分离得到的一种与GFP同源的荧光蛋白。荧光蛋白作为一种遗传编码工具广泛应用于生命科学的各个领域，几乎所有的内源性蛋白都可以与荧光蛋白融合。作为高端的分子“追踪器”，荧光蛋白为我们在生命科学研究的迷林中开辟出一条新路；它们又如五彩斑斓的明灯，为我们照亮了微观世界的探索之路。
 
 

二、在发展中成长的GFP / OFP

对于野生型GFP，其激发波长主次峰分别为395nm / 475nm，发射峰在509nm，在可见绿光范围内处于较弱的位置。由于野生型GFP荧光强度较低，受温度影响大等缺陷，其应用受到了很大限制。近年来，绿光区荧光蛋白出现较多的突变体，增强型绿色荧光蛋白(Enhanced GFP, EGFP)是其中具有代表性的一种，它的荧光强度高，光稳定性好，而且更适合在哺乳动物细胞中表达。但经过长期的实验积累，我们发现一种比EGFP信号强度更好的荧光蛋白，北京义翘神州科技有限公司（Sino Biological Inc.）自主研发的GFP Spark®（激发 / 发射波长 = 487 / 508 nm），它能在转染24h后表现出更强的荧光信号（图1）。

                                                  图1

同样，对于橙色/红色系列荧光蛋白，较早报道的红色荧蛋白(DsRed)的突变体有以水果命名的mBanana、mOrange和mCherry等。为了能将OFP用于长时间的成像观察，研究人员筛选到了几种光稳定性强的荧光蛋白，mOrange2作为其中较为常见的一种，在光稳定性上提高了约25倍，但其荧光信号强度尚不能满足高质量的实验需求。北京义翘的OFP Spark®（激发 / 发射波长 = 549 / 566 nm）荧光强度是mOrange2的2倍，且具有极高的光和PH稳定性。转染8h后即可在哺乳动物细胞中清晰可见，表现出更好更快的实验效果（图2）。

三、荧光蛋白作为标记蛋白的优点
 
以GFP为例，GFP荧光是生物细胞的自主功能，不同于以往常用的报告基因、荧光素酶基因等，GFP不需要外加任何底物和共反应因子，只需紫外或蓝光激发，就可以观察到绿色荧光，荧光性质稳定且灵敏度高。此外，GFP的相对分子质量较小，与目的基因融合后，对目的基因的结构 / 功能没有影响，同时亦不影响自身的发光功能，大量表达对细胞也无毒副作用等其他生物标记分子无法比拟的优点，因此，GFP作为一种广泛应用的活体报告蛋白在生物学领域发挥越来越重要的作用。
 
四、影响荧光蛋白表达强度的因素
 
荧光蛋白作为一种蛋白质，能够影响蛋白构象发生变化的因素均可在不同程度上影响其功能的发挥。 温度、PH以及化学试剂等均可通过影响蛋白的正确折叠来影响GFP生色团的形成，从而影响荧光信号强度。
 
五、荧光蛋白在生物学领域的应用
 
目前，荧光蛋白在多学科领域研究中得到了广泛、深入的应用。如用于蛋白互作，肿瘤活体检测，药物筛选，微生物生态学研究以及转基因动植物研究等，为传统生物学研究提供了一种新思路、新方法。此外，作为分子标记，研究细胞内蛋白的定位和运动是目前较为常用的一种手段。利用荧光蛋白独特的发光机制，将目的基因与荧光蛋白基因融合，构建融合基因的表达载体，然后转染到合适的细胞进行表达，借助荧光显微镜便可对标记的蛋白质进行细胞内活体观察。除用于特定蛋白的标记定位外，荧光蛋白亦可用于各种细胞器如自噬体、溶酶体、细胞骨架、质膜、细胞核等的标记（图3）。