绿色荧光蛋白之父下村修去世，曾与钱永健分享

作者：杨超月

2018年10月19日，绿色萤光蛋白(Green fluorescent protein，GFP)发现者，2008年诺贝尔化学奖得主下村修(Osamu Shimomura,1928-2018)因病逝世，享年90岁。

绿色萤光蛋白(Green fluorescent protein，简称GFP)，是一个由约238个氨基酸组成的蛋白质，从蓝光到紫外线都能使其激发，发出绿色萤光。

GFP的荧光非常稳定，在激发光照射下，其抗光漂白能力比荧光素强很多。因此GFP及其变种今日被广泛地用作分子标记。此外，GFP还被用作砷和一些重金属的传感器。

为表彰对GFP的发现、表达和开发做出了杰出贡献的三位科学家：下村修 (Osamu Shimomura,1928-2018) 、马丁·查尔菲 (Martin Chalfie,1947-) 和钱永健 (Roger Yonchien Tsien,1952-2016) ，2008年诺贝尔化学奖授予了他们三人。

▲下村修、马丁·查尔菲和钱永健分享诺贝尔化学奖。

“绿色荧光蛋白是当代科学和医学领域最重要的工具之一，它从显微水平上照亮了生命。”

在获得了诺贝尔化学奖之前，下村修只是一个默默无闻的科学家。52岁还只是个博士后，不但没有什么地位和知名度，似乎也没有什么特别的天分更不必说多么深远的眼光，尤其不懂包装和推销自己。

就是在科学界，他也不是一个什么人物。下村修1974年首次纯化GFP的文章引用才169次，这在生物领域只是个零头。都是获得今年诺贝尔化学奖的文章，查尔菲1994年在《科学》上发表的文章就被引用了3349次。

在公众的眼里，下村修可能就显得呆傻有余灵光不足。如果不给他这个诺贝尔化学奖，这个日裔美国老者可能很快就和曾和他一起发现GFP后默然离世的恩师约翰森一样，很快被人彻底遗忘掉。

二战后，本来学医的下村修于长崎医科大学完成了本科学业，之后想进入名古屋大学继续深造，于是前往该校拜访一名教授。不巧当时对方外出，因此他见到了该校另一名教授平田义正，并最终选择进入了平田的研究室。

平田交给下村修一项任务，让他找出海萤被碾碎放在水里仍能发光的原因。由于海萤荧光素遇到氧气后很快就会被分解，因此这项工作难度极大，包括该领域的权威——普林斯顿大学的哈维教授努力了很多年仍未取得成功。面对这一难题，平田显然不看好他能取得突破。

然而第二年，却因为一次意外有了突破。下村修在寒夜回家前将少量荧光素放入盛有浓盐酸的试管后，竟习惯性地光掉了取暖炉，得以从海萤体内提取一种蛋白质，发光亮度比海萤本身强3.7万倍。因为这项发现，下村修不仅被名古屋大学破例授予博士学位，晋升助理教授，还引起美国普林斯顿大学学者弗兰克·约翰逊的强烈兴趣。

▲绿色荧光蛋白。

1960年，在约翰逊的邀请下，下村修前往美国。

1962年，下村修从十万只小水母中纯化出5毫克发光蛋白。同时被分离出来的还有另一种“绿蛋白”，在紫外光的照耀下会发出绿色荧光。下村修和约翰逊发表论文，宣告发现绿色荧光蛋白，这个蛋白后来的“绿色荧光蛋白”

1969年，哈佛大学的伍迪·哈斯廷 (Woody Hasting,1927-) 和詹姆斯·莫林 (James Morin,1953-) 在研究腔肠动物发光蛋白质特性时再次“发现”了多管水母“绿色蛋白质”，并将其命名为“Green Fluorescent Protein”，即绿色荧光蛋白。

1979年，下村修阐明绿色荧光蛋白发光部分的化学构造。但他当时认为这项发现没多大实际应用价值。

1992年，格拉斯·普拉舍（Douglas Prasher,1951-）成功地从多管水母的DNA中分离出了GFP基因，并对其进行了复制与测序，为GFP在异源生物体中的表达奠定了重要的基础。但普拉舍未能获得后续的研究经费支持，遗憾地离开了科研领域，但他在离开科研领域前将GFP质粒赠予了马丁·查尔菲和钱永健。

1994年，Science杂志以封面文章形式刊登了马丁·查尔菲 (Martin Chalfie,1947-) 的论文，成功的在线虫体内表达了GFP，这篇不足两页的论文标志着科学家们打开了用GFP对活细胞进行示踪研究的大门。

▲Science封面报道表达GFP的线虫。

1993年，钱永健（Roger Yonchien Tsien,1952-2016）开始采用随机诱变的方式来改组GFP基因，进而筛选出激发峰和荧光强度等都得到优化的GFP衍生物。钱永健团队先后改造出增强型绿色荧光蛋白，以及青色、黄色、红色等荧光蛋白。

▲多种颜色荧光的大肠杆菌组成的“钱氏实验室”字样。