如何让珊瑚颜色更多彩，第三部分——新资讯：荧光红：红色荧光蛋白类【转帖】

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如何让珊瑚颜色更多彩，第三部分——新资讯：荧光红：红色荧光蛋白类【转帖】

目  录

1. 红色荧光蛋白色素

2. 红色荧光蛋白色素突变

3. 颜色转变时间表

4. 酸碱度对红色荧光蛋白的荧光性及表现色的影响

5. 金属对红色荧光蛋白荧光性的荧光淬火效果

6. 增加红色荧光蛋白荧光性的金属

7. 对红色荧光蛋白荧光性无影响的金属

8. 颜色混合

9. 红色荧光蛋白——红色荧光色素583

10. 红色荧光色素561

11. 红色荧光色素572

12. 其他蔷薇珊瑚的色素

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13. 一个蔷薇类珊瑚的绿变红光电转换案例


14. 红色荧光色素576


15. 红色荧光色素593


16. 红色荧光色素597


17. 红色荧光色素611


18. 其他可能为红色荧光蛋白类的色素


19. 红色荧光色素620


20. 红色荧光色素620


21. 红色荧光色素630


22. 评论


23. 鸣谢


24. 参考文献

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在这个系列文章的第一(http://www.advancedaquarist.com/2009/1/aafeature1)和第二(http://www.advancedaquarist.com/2009/2/aafeature1)部分中，我们评论了有关青色和绿色荧光色素的信息，众所周知的诱发珊瑚和海葵里这些颜色的因素以及光电转换案例。很显然，色素沉着的各种结果及对各种外界刺激的反应是复杂的。然而，对我们理解刺胞动物着色上有巨大帮助。这个月，我们来看看红色荧光蛋白类中的几种橙色和红色色素。如果一些术语看着陌生，相关的术语汇编请参见上面两个链接中的任一个。

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迄今为止，我们知道的所有鹿角类SPS的红色荧光色几乎全部来自于红色荧光型蛋白的C3分支类型。

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照片来自于Justin Miedwig和madfragsonline.com网站

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这篇文章的目的是将零七八碎的信息缝合成便于爱好者们使用的形式，不仅让他们会诱发和保持色度，还辅助理解究竟为何会产生这些颜色。对诸如光和酸碱度这样的外界刺激，红色荧光蛋白类色素会做出相同的反应吗？或者说这些外界刺激是必要的吗？如果不是，那为什么？“微量元素”的潜在影响是什么？如果你对此关注且感兴趣请继续往下读。

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红色荧光蛋白色素


红色荧光蛋白（全称：来源于香菇珊瑚的红色荧光蛋白）是五大色素种类之一。红色荧光蛋白最初从拟珊瑚海葵目中的香菇珊瑚分离而来，目前我们知道它还存在于纽扣珊瑚，石珊瑚和海葵中（见表1）。荧光发射范围从橙色（561纳米）到红色（620纳米）；但要注意的是带绿色的红色荧光蛋白发色团也包含在内。人们一般认为“原始的”红色荧光蛋白的荧光发射值为583纳米（处于可见光谱的橙色或红色部分）。

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红色荧光蛋白突变

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在荧光蛋白质中DsFP483(Ds代表宿主“珊瑚”香菇珊瑚；FP代表荧光蛋白；483代表483纳米——是青色光谱中色素荧光性的峰值）只有两种氨基酸替代物质（处于包含着上百种氨基酸的一种蛋白质中），因此与红色光谱中的荧光峰值在化学上有所不同。但这些氨基酸替代物质有深刻的影响力，并且青色色素FP483还达不到红色的要求。对红色荧光蛋白发色团结构的其他轻微改良可使发射荧光的色素比未经改良的野生型的红色荧光蛋白更红。改良的红色荧光蛋白有极大的荧光发射值，分别是592纳米、594纳米、600纳米和602纳米。因此，我们可以轻松看见由极微小的突变所呈现出的十分不同的光谱特性。我们在检测其他红色荧光蛋白质的荧光性时要牢记这一点（应该是峰值不同这点吧）。

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注意许多红色荧光蛋白突变色素都存在着激发、发射、从绿色到红色的不同的转变速度的不同以及完全成熟色素的绿红比问题。表1列出了实验室中一些红色荧光蛋白色素的基因工程（看到这些在自然界中看不见的色素，借这样一个好机会我们的确有了化学成分细小变化影响的概念。）

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表1. 红色荧光蛋白发色团的化学成分的微小变化可产生极其不同的着色视觉感，色素也从绿向红快速成熟。（数据）来源于贝尔德等人，2000年.

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颜色转变时间表


贝尔德等人（2000年）报告称较之红色荧光蛋白的变化绿色色素前体物的转变相对缓慢些（一两天），且不需要光能促发。然而，其他研究者通过对各种波长曝光已展现出该色素的颜色转变。从红到“血红”的转变是发生曝光的结果。

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酸碱度对红色荧光蛋白的荧光性及表现色的影响


贝尔德等人（2000年）声称红色荧光蛋白（来源于香菇珊瑚）的荧光发射对超过4.5-12范围的酸碱度无感，并且对处于或接近～8.8的酸碱度有高量子产额。不过，既然吸收（激发）峰值由酸碱度调制而来——当酸碱度变得更低时，波长吸收峰值从558纳米降至526纳米，可以想象在珊瑚组织内的酸碱度转换可以导致感色上的变化。

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金属对红色荧光蛋白荧光性的荧光淬火效果


老鸟们都知道对海洋无脊椎动物来说铜是有毒的，并避免给珊瑚缸里的鱼使用含铜的药品。但是，微量的铜(铜离子和亚铜离子处于十亿分之几的范围）可以与野生型红色荧光蛋白质结合并抑制一些能量突变，压制（抑制或停止）荧光性（拉希米等人，2008）。幸运地是影响是可逆的，加入螯合剂可产生相反的效果并恢复荧光性。随着酸碱度的增加这一淬火效果变得更加显著。

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其他研究者通过钴和镍还发现了金属诱导荧光淬火的证据（虽然没有达到铜的程度——伊莱和Chakrabartty，2006）。我们注意到锌可以降低一些绿色基因工程荧光蛋白质的荧光性（但我们不知道是那种绿色荧光蛋白）但不能降低红色荧光蛋白的荧光性。见图1（注意该信息只适用于红色荧光蛋白色素，不适用其突变色素）。

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增加红色荧光蛋白荧光性的金属


有意思地是，一些重金被发现可以少量增加香菇珊瑚中蛋白质的荧光性。最具效果的那些金属有（按降序排列）：锰、铁、铬（伊莱和Chakrabartty, 2006）。见图1.






警告：这些研究者正致力于金属浓度的精细浓度（毫摩尔每升）研究。压制住往你的水族缸倒上一桶化学品的冲动。

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对红色荧光蛋白荧光性无影响的金属


金属及他们对红色荧光蛋白荧光性的影响近来已成为研究者们感兴趣的课题——并非他们不在乎漂亮的颜色，而是他们对量化金属的荧光“淬火”效果更感兴趣，目的是为了研究诸如老年痴呆症及其他一些疾病。2006年伊莱和Chakrabartty研究了大量的金属以及他们对红色蛋白荧光性的影响。那些没有显示出影响的金属离子是钠离子（Na+）、钾离子（K+）、钙离子（Ca2+）和镁离子（Mg2+）。后面的很有趣，因为来自我尊敬的业余爱好者们的网络报告中声称低量镁离子可导致一些蔷薇珊瑚样本褪色。见图1.

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图1. 一些金属阻止（抑制）了红色荧光蛋白色素的荧光性，他们是铜、钴和镍，而其他的（铬、铁和锰）则增加了荧光性。另一些金属对荧光性没有影响（钙、镁、钾、钠和锌）。根据伊莱和Chakrabartty2006年的研究。

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颜色混合


不同波长下荧光峰值的组合会欺骗眼睛看到一种并不存在的颜色。就红色荧光蛋白而言，研究者们已经注意到由颜色混合产生的一种表现色（非真实的）为黄色的着色。

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众所周知所有的色素类群（A-D)都至少包含一种红色荧光蛋白类的颜色。见表2.






图2. 一种香菇珊瑚呈现着它出名的红色荧光。图片由作者提供

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表2. 红色荧光蛋白色素至少包含5个类群（A,B,C1,C3和D）。这个列表不包括非荧光的红色荧光蛋白的色素蛋白（这些以后再做调查）