據(jù)Physorg網(wǎng)站2006年3月19日報道，一系列海洋珊瑚放射出來的特殊光芒給俄羅斯科學家提供了很大幫助,，使他們能夠標識出發(fā)光的蛋白質(zhì),，并創(chuàng)建出一個微小的能作用于可見光的熒光標簽。當單個的蛋白質(zhì)在活細胞內(nèi)部快速運動時,，這種雙色標簽能夠幫助科學家追溯它們的行蹤,。
這種雙色標簽被稱為Dendra，該詞來源于珊瑚海雞冠（Dendronephthya）,。在顯微鏡下,，我們可以觀測到這種雙色標簽首先發(fā)出綠色的光芒，并標識其附著的肉眼看不見的蛋白質(zhì),。當標簽受到可見的藍光脈沖時,，綠色光芒就變成了紅色?？邓固雇,。房搜胖Z夫表示，這種色彩的改變“使我們有可能用一道光線精確地標識一樣實體,，如一個細胞,、一個細胞器官或一個蛋白質(zhì)，然后實時跟蹤它的行程”,。他在他哥哥澀爾蓋－路克雅諾夫的實驗室里完成了這項Dendra實驗,。澀爾蓋是莫斯科俄羅斯科學院沙雅金－沃奇尼科夫生物有機化學研究所的一名國際研究學者?？邓固雇≌f：“這項新工具為我們研究活細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)和細胞器官動力,、胚胎形成過程中細胞的運動、發(fā)炎,，以及其他一些病態(tài)的或正常的過程提供了可能性,。”
康斯坦汀向人們解釋，Dendra和其他綠轉(zhuǎn)紅熒光標記物不同,，它能被可見的藍光激活,，而這種藍光對活細胞產(chǎn)生的傷害較小，并且不需要特殊的激光儀器,。澀爾蓋認為,，事實上,，用觀察活細胞時常用的激光掃描共焦顯微鏡所放射的光就能夠激活這種標簽，這樣就能使這個新工具幫助更多的科學家了,。研究成果刊登于2006年四月出版的《自然》生物技術(shù)版和3月19日的網(wǎng)絡(luò)版雜志上,。
更重要的是，在不妨礙蛋白折疊和功能的前提下,，Dendra已經(jīng)顯得很小足以標識出蛋白質(zhì),。研究人員也已經(jīng)演示，它能隨著鳥類和哺乳動物的體溫變化而改變深淺,，而鳥類和哺乳動物都是研究人員通常使用的研究模型,。另外，科學家還發(fā)現(xiàn),，它能在長期的蛋白質(zhì)追蹤過程中保持紅色,，這更進一步展示了它的巨大作用。
道格拉斯－普拉榭在1992年從一種發(fā)光水母體內(nèi)分離出了綠色熒光蛋白質(zhì)（GFP）的基因,。隨后馬?。闋柗窃?994年首次將GFP用于標識物體。從那以后,，研究員羅杰－謝開發(fā)了一系列高效能GFP的突變體,。美國康乃狄克學院的計算化學家、《發(fā)光的基因：生物技術(shù)的一次革命》（2005年）一文的作者瑪克－切莫說,，Dendra其實是日益發(fā)展著的光電激活熒光蛋白質(zhì)（PAFPs）大家庭中的一個新成員,，光電激活熒光蛋白質(zhì)將會成為一種創(chuàng)新的圖像顯示工具。
切莫認為,，路克雅諾夫第一次在珊瑚中發(fā)現(xiàn)跟GFP類似的蛋白質(zhì)時,，熒光蛋白質(zhì)應(yīng)用領(lǐng)域的一個主要突破就隨之產(chǎn)生。在此之前,，沒有人想到過要在珊瑚中尋找跟GFP類似的蛋白質(zhì),，因為珊瑚并不像螢火蟲和水母那樣能在黑暗中發(fā)光。珊瑚本身所具有的綠色和紅色熒光蛋白質(zhì)只有在被更高強度的光激活時才能發(fā)出光芒,。而新的發(fā)現(xiàn)將幫助科學家在更多的非生物發(fā)光體或甚至是非熒光海洋生物體上找到了許多新的GFP類似蛋白質(zhì),。
同時，澀爾蓋和其他研究人員還發(fā)現(xiàn),，光的某些特定波長能引起一些蛋白質(zhì)強烈的視覺變化，它們能夠從不發(fā)光變成發(fā)光,，或改變顏色,。之后，他們發(fā)現(xiàn)從海珊瑚中分離出來的這些類似于GFP的蛋白質(zhì)有這種改變顏色的能力,，但是對于許多研究應(yīng)用來說,，這種蛋白質(zhì)太大了,。于是，路克雅諾夫兄弟和他們的同事們開始了創(chuàng)造一種更小的有更多功能的熒光蛋白質(zhì),。他們對編碼熒光蛋白質(zhì)的DNA序列進行了系統(tǒng)變異,，然后在細菌中表達這些變異的蛋白質(zhì)，直到發(fā)現(xiàn)一種能夠不可逆地從綠色變?yōu)榧t色的蛋白質(zhì),。
與GFP類似,，Dendra的基因序列以及一條附著的短小氨基酸尾巴能夠被插入科學家想要研究的蛋白質(zhì)的編碼基因中。在活細胞內(nèi),，這條熒光尾巴是隨著蛋白質(zhì)被產(chǎn)生出來的,，對于想要研究主要蛋白質(zhì)功能和行蹤的研究人員來說，這條尾巴就像一個燈塔一樣,。為了測試這種新標簽在標識和追蹤目標蛋白質(zhì)方面做得有多好,，研究小組將Dendra與蛋白質(zhì)熔合在一起，形成了包括肌動蛋白和微管蛋白細絲的細胞支架,，并發(fā)現(xiàn)了細胞內(nèi)蛋白質(zhì)分布的預期模式,。
Dendra屬于一個綠轉(zhuǎn)紅光電激活熒光蛋白質(zhì)的小家族。這個家族中的第一個成員蛋白質(zhì)Kaede（日語中楓葉的意思）是由日本科學家宮肋敦史在四年前發(fā)現(xiàn)的,?？邓固雇≌f道：“所有已知的類似于Kaede的蛋白質(zhì)都對紫外線輻射很敏感，在這種情況下它們會立刻從綠色轉(zhuǎn)變成紅色,，但是它們對藍光卻不敏感,。”所以研究人員本來并沒有期望Dendra能夠被低毒性可見光激活。“當我們觀察到Dendra在強烈的藍光照射下發(fā)生了明顯的圖像轉(zhuǎn)變時,，我們簡直不敢相信這是真的,。”康斯坦汀說，“我們至今還不能解釋為什么Dendra會不同于其他類似于Kaede的熒光蛋白質(zhì),。”
澀爾蓋－路克雅諾夫指出,，激活許多PAFPs的紫外線會對細胞產(chǎn)生毒性，甚至能劇烈地改變它們的生物化學性質(zhì),。此外,，放射紫外線的儀器非常昂貴而且稀少。澀爾蓋表示,，“我們期望Dendra將大大地拓展光電激活熒光蛋白質(zhì)（PAFPs）的應(yīng)用領(lǐng)域,。”
