新紅外線蛋白質的結構，小圖是活體小鼠發出的紅外線。
(圖片提供:X. Shu等,《科學》)
早在十多年前，熒光蛋白質便已點亮了生物學實驗室——它們通過發光作為對每件事物的響應，包括細胞內部基因表達、炭疽和其他生物戰介質的存在。然而最有用的熒光蛋白質卻可能是你無法看見的。研究人員報告說，他們合成出了一種能夠釋放紅外線的熒光蛋白質。由于同可見光相比，紅外線能夠更加容易地穿過肌體組織，因此這一優勢可以讓研究人員追蹤貫穿小鼠和其他小型活體動物身體的單個分子。
新的熒光蛋白質是在耐輻射球菌——因在大劑量輻射下仍能存活而為人熟知——中發現的一種蛋白質的改良版本。科學家們之前發現，該細菌中的一種蛋白質——即光敏色素——能夠吸收處于可見光譜遠端的深紅光。它可以用這些能量來發出信號，從而讓細胞開啟某些特定的基因。
那么這種能量能夠轉而用來產生紅外線嗎?剛剛在去年因為熒光蛋白質的工作而分享了諾貝爾化學獎的美國加利福尼亞大學圣地亞哥分校的生物化學家Roger Tsien(錢永健)和他的同事決定找出問題的答案。研究人員改寫了這種蛋白質的遺傳編碼，砍掉了負責完成生物化學信號發送的部分。他們的努力最終得出了一類紅外線熒光蛋白質，但這些蛋白質僅能夠發出微弱的紅外線。因此研究人員又對經過改良的光敏色素基因進行了幾輪的變異，進而選擇出了發光能力最強的一種蛋白質。最終，這種新熒光蛋白質的發光能力是原始版本的4倍。研究小組在最新出版的美國《科學》雜志上報告了這一研究成果。研究人員同時還將這種新熒光蛋白質的基因插入了能夠感染小鼠肝臟的一種腺病毒中。將這種病毒注射入小鼠的尾部靜脈血管，5天后，他們在嚙齒動物的肝臟中發現了紅外線熒光。
在美國馬薩諸塞州波士頓市Beth Israel Deaconess醫療中心和哈佛醫學院任職的熒光成像專家John Frangioni認為，這項研究成果“向著正確的方向邁出了重要的一步”。他說，研究人員可以利用這項技術在分子水平上探查疾病——例如癌癥——的發病程度。但是Frangioni強調指出，新熒光蛋白質發射的許多紅外線依然會被動物的組織所遮蔽，因此研究人員還需要尋找能夠釋放更長波長的紅外線的熒光蛋白質。Tsien認為這完全是可能的，因為遺傳數據庫已經包含了1500多種類似于光敏色素的細菌蛋白質。因此接下來的工作是搞清楚，是否其中的一種熒光蛋白質能夠照射到生物學的最有效“擊球點”上。
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