來自天津大學(xué)，南開大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的研究人員發(fā)表文章報(bào)道稱增強(qiáng)型綠色熒光蛋白的熒光會(huì)由于激光而被關(guān)閉，這種特殊的激光即飛秒激光，是人類目前在實(shí)驗(yàn)室條件下所能獲得最短脈沖的技術(shù)手段，研究人員還通過癌細(xì)胞的系列離子進(jìn)程驗(yàn)證了這一點(diǎn)，相關(guān)成果公布在Nature Photonics雜志(影響因子為29.2)上。
文章的通訊作者是天津大學(xué)的王清月教授，以及賀號(hào)副教授（同時(shí)也是第一作者），其他研究人員包括南開大學(xué)生命科學(xué)院曹又佳教，天津大學(xué)博士研究生王劭陽，胡明列教授，研究得到了國家科技部973計(jì)劃和自然科學(xué)基金委的資助。綠色熒光蛋白（Green fluorescent protein，GFP）是生物化學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)研究中常用到的一種探索蛋白，這種蛋白能通過光激發(fā)發(fā)出熒光，指示基因表達(dá)，所以被稱為報(bào)告基因。之前華裔科學(xué)家錢永健曾由于這一領(lǐng)域的研究獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)（近期錢永健研究組也取得了最新的成果，詳情請(qǐng)見：華裔師徒二人Nature獲技術(shù)突破）。
激發(fā)GFP的光一般是激光，而此項(xiàng)研究采用了一種稱為飛秒激光的光源，飛秒激光是一種以脈沖形式運(yùn)轉(zhuǎn)的激光，持續(xù)時(shí)間非常短，只有幾個(gè)飛秒，一飛秒就是10的負(fù)15次方秒，也就是1／1000萬億秒，它比利用電子學(xué)方法所獲得的最短脈沖要短幾千倍。飛秒激光是人類目前在實(shí)驗(yàn)室條件下所能獲得最短脈沖的技術(shù)手段，由于具有快速和高分辨率特性，在病變?cè)缙谠\斷、醫(yī)學(xué)成象和生物活體檢測(cè)、外科醫(yī)療及超小型衛(wèi)星的制造上都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和不可替代的作用。
在這篇文章中，研究人員在之前研究的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)一定參數(shù)的飛秒激光對(duì)細(xì)胞的刺激可以排空內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的鈣存儲(chǔ)，從而使得細(xì)胞膜上鈣通道的打開。這是世界上首次實(shí)現(xiàn)了激光對(duì)于鈣存儲(chǔ)調(diào)控的鈣通道（CRAC）的控制。
并且研究還通過進(jìn)一步的研究表明細(xì)胞內(nèi)的鈣濃度異常升高會(huì)導(dǎo)致活性氧自由基簇的升高，從而使得GFP被氧化漂白，這種漂白來自于GFP蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)光基團(tuán)的變化。
由此研究人員指出，通過癌細(xì)胞相互作用時(shí)一系列離子過程的變化，證明了飛秒激光可以調(diào)控這些變化，并且這種可控性可以對(duì)細(xì)胞內(nèi)表達(dá)的綠色熒光蛋白在綠-紅熒光轉(zhuǎn)換中起到精確的調(diào)控作用。從而首次證實(shí)飛秒激光可以可控性地定量調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的多種離子，對(duì)于未來的光控細(xì)胞過程和疾病治療具有重要價(jià)值。
綠色熒光蛋白的改造道路漫長(zhǎng)又重要，錢永健曾完成了單點(diǎn)突變（S65T）。這個(gè)突變顯著提高了GFP的光譜性質(zhì)，熒光強(qiáng)度和光穩(wěn)定性也大大增強(qiáng)。之后研究人員還研發(fā)出了藍(lán)色熒光蛋白（EBFP, EBFP2, Azurite, mKalama1）、青色熒光蛋白（ECFP, Cerulean, CyPet）和黃色熒光蛋白（YFP, Citrine, Venus, Ypet），紅外線熒光蛋白。
而利用激光來檢測(cè)細(xì)胞膜上的蛋白和其它多種生物分子也是取得了不少成功，例如去年范德比爾特大學(xué)研究人員開發(fā)出一種新型激光技術(shù)，可檢測(cè)細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)和其它多種生物分子之間的相互反應(yīng)。這種檢測(cè)將在藥物開發(fā)進(jìn)程中發(fā)揮重要作用。
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