天天的部落格

天天：綠色螢光蛋白質GFP( Green Fluorescent Protein)由238個氨基酸所組成，它們連成一長串並且圍成一個像啤酒罐的形狀，在中間的是第６５、６６和６７號氨基酸形成的化學體，由這化學體吸收紫外線和藍光，接收後發出綠色螢光。在下圖中可以看出是怎麼分解出來的示意圖。

下村脩 綠色螢光蛋白之父

綠色螢光蛋白最早是由下村脩在一九六二年在維多利亞水母（或稱水晶水母）體內發現，他在超過一萬隻水母體內首度成功萃取出幾公克的綠色螢光蛋白，為後續研究奠下基礎。他自一九六七年以後，二十年間每年夏天都會到華盛頓州的海邊捕捉水母，平均一天都要抓三千隻以上。



圖3. 來自水母中的綠色螢光蛋白（圖片來源：http://www.conncoll.edu/ccacad/zimmer/GFP-ww/shimomura.html）

查菲則是接續下村脩的研究，在一九九○年代找到將綠色螢光蛋白植入大腸桿菌或秀麗隱桿線蟲（C. elegans）等研究載體的方法。他的研究讓之後的研究者都可以透過植入綠色螢光蛋白追蹤後續機轉。



圖4. 帶有綠色螢光蛋白的線蟲成蟲（圖片來源：http://www.ucsc.edu/oncampus/currents/97-10-13/worms.photo.htm）


至於第三位獲獎者錢永健則是一九五二年在美國出生的華人，現為加大聖地牙哥分校教授，他也是「中國導彈之父」錢學森的堂姪。他的研究貢獻是透過基因工程改 變綠色螢光蛋白的性質，可以散發出黃、藍或其他顏色。這項改良讓科學家可以同時觀察追蹤多項機轉進行，大幅減少實驗所需時間。

對於獲得諾貝爾桂冠的肯定，錢永健則是既感謝又謙虛地說，他沒有想到真的能獲獎，「我知道有另外三個人更夠格，但也許評審做了不一樣的決定」。錢永健目前專注在癌症的研究。


螢光蛋白 開啟生物醫學新頁

透過螢光蛋白的協助，現代的科學家在研究生物機轉、疾病感染或癌症轉移時，不必再單靠前後生物變化，猜測當中可能的轉變及有關的基因或因子，而只要植入螢光蛋白後，就可直接觀測到轉變過程及相關機制，不但減少時間人力，也大幅提高研究的準確度。

原始報導：
http://tw.news.yahoo.com/article/url/d/a/081009/78/17bua.html

天天評註：

1962年日本科學家下村發現在紫外線光照射下會發出綠光的水母，從此展開找尋發光生命體的重大化學工程，後來成功找出綠色螢光蛋白。

1990年代美國人查菲則是成功的把綠色螢光蛋白載到大腸桿菌上和一種線體上，這二種都是我們可以大量培植而且可以控制的生物媒體。

錢永建博士則是讓這些綠色蛋白可以變成多種顏色，這樣科學家可以一次觀察到多個轉機體。所以由他們三個人分享今年的諾貝爾化學獎。

大概來說，完整＂鹹基＂排列的氨基酸就是蛋白，不同組合就成不同生物或型態，以人類來說ＤＮＡ就由３２對染色體而由３０億個鹹基組成。以胰島素來說，他在第十一號染色體上，由１７００個鹹基組成，所以要找出糖尿病患胰島素的問題要由１７００個鹹基著手。這工程很大，但想想是誰在３０億個鹹基中找到這一組的而且因之找出糖尿病的問題所在呢？

今年的諾貝爾化學獎就是如此，找出那幾個氨基酸在發光，是如何組成，這在完全看不見的微觀世界中，先憑想像，再來找，錯了，再來，一直找，真的是了不起，是一群科學家廢寢忘食長時間奮鬥的成果。

但是這發光蛋白終究還是不容易看得著，而且不易培養，所以接下來的人把它再和大腸桿菌和華麗腺體結合。這種結合，都是要先假設在蛋白中切下那一小段（切下？看不見的東西！）譬如去掉一個磷基或二個磷，同時在大腸桿菌上也切下一小段，再試看看兩者能不能夠結合，成為發光的大腸桿菌帶著小螢光棒！

這小螢光棒可以置入例如：癌細胞，這樣我們可以觀察癌細胞的動態。以前都是用猜測和分析來推論癌細胞如何轉移變化，有了螢光棒的照明，科學家便可以觀察到癌細胞的一舉一動，而不必猜測了。

但是，因為只有綠色螢光，所以我們只能觀測一組，當我們想要觀察好幾組時就沒辦法了。錢永建的發明就是把這綠色螢光以生物科技方法變成多種顏色了。

因為可以利用多色螢光棒來觀察體內細胞的變動和變化，從而可以找出治療或控制癌細胞的生物科技方法，使得人類醫學跨入另一個紀元，所以這三位科學家一起分享這個化學獎。

要利用這個多色螢光棒來治療我們一堆毛病也許尚有一段時間才能逹成，但至少已把工具找到了。想想在化學實驗室中辛苦的化學家，得獎的雖然只有三個人，可是幕後的科學家何止三千，而且還要有每一個人家庭的幕後支持，這其中的每一個人都值得我們敬佩。