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新型海洋生物色澤蛋白之基因、結構與產生不同成色的突變和機制

為了解決E63S的問題，作者江政一 這樣論述：

GFP-like protein family在生物學應用上為良好的marker以及reporter，傳統螢光蛋白常需利用螢光設備幫助觀察因而具有限制性，且色彩主要侷限於紅、黃、綠等顏色。為了拓展可應用的色彩，以及提高觀察的便利性，我們希望獲取新種的藍色或紫色色澤蛋白。我們從表現天然藍、紫色色彩的地毯海葵觸手組織中選殖出新種的紫色色澤蛋白shCP與新種的藍色色澤蛋白sgBP。純化後的shCP於574 nm處有最大的吸收峰值，sgBP於608 nm處有最大的吸收峰值。藉由結構導向的定點突變法改變色澤蛋白chromophore以及chromophore周圍5 Å的氨基酸殘基，發現對於shCP c

hromophore的第63位置的氨基酸glutamate突變為serine(E63S)時，可使原來的紫色蛋白呈現粉紅色；而蛋白質序列具Q39S突變時，則為紅色；另一方面，位於sgBP chromophore周邊第157位置的serine突變為S157C時，可將突變蛋白變為深藍色色澤。為了證明shCP與sgBP做為生物性標記(biomarker)的實用性，我們構築好以斑馬魚α-actin啟動子表現shCP、sgBP與及其突變型色澤蛋白的表現載體並以顯微注射法進行基因轉殖。經轉殖後的胚胎在飼育至性成熟後可篩選出具有transient色澤表現的成魚，例如帶有shCP表現載體的斑馬魚其肌肉中會出現紫

紅色；帶有shCP-E63S的斑馬魚可呈現粉紅色；帶有sgBP的斑馬魚則可表現藍色，且由配對實驗可確認色澤基因可被穩定遺傳至子代。本研究應用新種色澤蛋白並找出可利用突變造成chromophore deprotonation的效果進而影響蛋白顏色表現的機制，並且確認色澤蛋白與其突變衍生物做為生物性標記的應用性。