【双荧光报告基因小鼠】织出生物学天空最美丽

　　听说最近有一只粉粉哒萌萌哒的小番茄刷爆了妮们的朋友圈？

　　不过，这一切将因我“变色龙”的横空出世而改变。我为什么叫“变色龙”？我会不会用舌头捕食昆虫？我会不会“72变”？

　　咳！咳！咳！这都是什么科（diao）学（zuan）问题啊？人家可是一只色彩斑斓的小鼠！

　　看着我美丽的脸庞，自信的微笑，说你喜欢我！

　　我之所以生得如此的色彩缤纷，要从盘古开天辟地绿色荧光蛋白开始说起。

　　绿色荧光蛋白（GFP），是20世纪60年代，由日裔科学家下村修（Osamu Shimomura，下村脩）和美国科学家约翰逊（Frank H. Johnson）从维多利亚多管发光水母中分离出来的。GFP由238个氨基酸组成，分子量为26.9 kDa，在蓝光照射下会发出绿色荧光。来源于水母的野生型GFP在395 nm和475 nm分别有主要和次要的激发峰，发射峰在509 nm，处于可见光谱的绿色区域。

　　GFP被发现之后，普瑞泽(Douglas C. Prasher)最先意识到可以通过基因工程的方法将这种荧光蛋白连接到细胞内的各种分子上，让这些分子带上荧光尾巴，再通过光学成像对它们进行观察和定量分析，同时研究它们在时间与空间上的特性；在另一个层次上，也可以将GFP表达在特定的细胞中，通过成像的方法来观察这些细胞的运动和行为。

　　在下村修工作的基础上，普瑞泽在博士研究生阶段找到并克隆了编码aequorin的基因。在因经费短缺而被迫停止对GFP的研究后，普瑞泽将他克隆出的DNA分享给了众多科研人员，这包括之后获得诺贝尔化学奖的马丁·查尔菲与钱永健。

　　马丁·查尔菲(Martin Charfie)在拿到GFP的基因后，将它表达在大肠杆菌内并成功表达了绿色荧光：原来GFP并不需要与水母中特殊的物质相互作用就能发出荧光！这成为了分子生物学与遗传学领域划时代的工作。GFP引领的生物学革命已经初现端倪，但GFP本身还不够完美，它就像一块璞玉，需要富有想象力的能工巧匠来打磨。

　　钱氏后人-华裔科学家钱永健（Roger Y Tsien），通过对绿色荧光蛋白分子的种种改造，得到了现在实验中广泛使用的增强型绿色荧光蛋白，以及蓝色、青色和黄色的新型荧光蛋白。在此之后，其他的实验室又从珊瑚虫中发现了红色的荧光蛋白。随着不断的探索和改造，生物学家“荧光调色盘”中的色彩也逐渐丰富了起来。

　　因为在发现和研究绿色荧光蛋白方面作出杰出贡献，下村修、马丁·查尔菲与钱永健分享了2008年的诺贝尔化学奖。

　　荧光蛋白的用途

　　科学家们如此大费周章地用荧光蛋白为细胞调色，它到底有什么用呢？

　　这种技术最大的作用，还是将某些需要研究的细胞与错综复杂的背景区分开来。通过光学成像对它们进行观察和定量分析，同时研究它们在时间与空间上的特性；在另一个层次上，也可以将GFP表达在特定的细胞中，来观察这些细胞的运动和行为。

　　当然，将各种荧光表达与Cre、Flpe及Dre等诱导表达系统搭配起来，可以解锁非常多的应用方式，比如：将荧光标记放在loxP-stop-loxP后面，可以对Cre工具鼠的表达进行示踪[1]。而将Cre/loxP系统与多种荧光组合起来，还可以实现Brainbow这类更为复杂的应用，不同的重组可以表达不同的荧光，从而混合出不同的颜色。

　　我就在以上的使用需求下应运而生啦~下面就请大家切好西瓜，搬好小板凳，听下“变色龙”的自我介绍。

品系简称	B6-G/R
品系全称	C57BL/6-H11em1Cin(CAG-loxP-ZsGreen-loxP-tdTomato)/Nju
品系类型	Knock-in
品系背景	C57BL/6JNj

　　
　　图一 B6-G/R制作方案

　　本模型可利用Cre/loxP位点特异性重组系统对细胞命运进行追踪展示，揭示特定类型细胞在发育、疾病中的再生、自我更新、分化过程。双荧光报告基因系统提供zsGreene及tdTomato两种荧光标记，实现了重组/非重组细胞的实时检测，因此，本模型也是一种示踪特异性Cre表达位置的理想工具。

　　图二 B6-G/R与Cre小鼠交配后部分组织荧光表达检测