荧光蛋白完全指南：EBFP、EYFP、mCherry、tdTomato——蛋白标记与谱系示踪工具鼠选型

荧光蛋白自1962年GFP被发现以来持续发展，形成蓝色（EBFP、Azurite、EBFP2、mTagBFP）、黄色（EYFP、mCitrine、mVenus、YPet）、红色（mCherry、tdTomato、mStrawberry、DsRed、mApple、mKate2）等突变体系列。红色荧光蛋白因长波长、低光毒性、低背景更适合体内成像。本文系统对比各色荧光蛋白特性（激发/发射波长、亮度、光稳定性、寡聚性），并介绍南模生物荧光蛋白工具鼠（EGFP、mYFP等报告基因小鼠模型）。

目录

蓝色荧光蛋白——EBFP及其改进突变体

黄色荧光蛋白——EYFP、mCitrine、mVenus、YPet

红色荧光蛋白——mCherry、tdTomato、mStrawberry等对比

南模生物荧光蛋白工具鼠——报告基因小鼠模型

大家好，这里是小编。

之前我们介绍了绿色荧光蛋白（GFP）的前世今生，不知道大家还有没有印象呢？

自1962年GFP被发现以来，科学家们对荧光蛋白的探索和应用从未停止。通过一系列改造，各种不同波长的突变体荧光蛋白相继问世，大大扩充了荧光蛋白的品类，满足了科学家们在不同课题中的需求，并且在蛋白标记、体内示踪等方面得到了广泛应用。

之前我们也介绍过GFP经过改造后产生的不同颜色突变体，如黄色突变体（EYFP）、蓝色突变体（EBFP）等。今天，小编就带大家仔细了解一下这两种突变体以及其他荧光蛋白——它们各自的特点是什么？哪种更适合你的实验？

图1 各色荧光蛋白生物成像图

1. 蓝色荧光蛋白

增强型蓝色荧光蛋白（EBFP）有四个氨基酸突变，激发波长为380 nm，发射波长为440 nm。

· EBFP的局限性

突变后的EBFP虽然在蛋白折叠及发色团形成效率方面得到了改善，所发出的荧光亮度与BFP相比有所增强。但EBFP的荧光整体仍较弱，与野生型GFP荧光强度相近，成像时背景信号较高。

· 更亮的蓝色突变体

针对EBFP的不足，研发出了3个更亮的荧光突变体：Azurite、EBFP2和mTagBFP，它们的亮度分别是EBFP的1.6倍、2倍和3.7倍。其中，mTagBFP是由红色荧光蛋白TagRFP突变而来的。

图2 成纤维细胞（皮肤细胞）用荧光染料标记（图片来源于包图网）

2. 黄色荧光蛋白

增强型黄色荧光蛋白（EYFP）是早期的黄色荧光蛋白突变体，有四个氨基酸发生突变，使得EYFP的发射光变为黄绿色，且荧光强度与EGFP荧光强度相似。

· EYFP的不足与改进版本

EYFP虽已被广泛应用，但本身存在一些缺陷。目前，mCitrine和mVenus是在EYFP基础上改进的黄色荧光变体，应用较为广泛。

· 能量转移黄色荧光蛋白YPet

另外，还有一种经合成的DNA重排获得的能量转移黄色荧光蛋白YPet：

亮度在黄色荧光蛋白中较强

光稳定性较强

比mVenus或其他荧光蛋白对酸性环境的耐受能力更强

图3 纺锤体中YFP表达的焦点成像（PLoS One. 2015;10(3):e0119538.）

· 荧光蛋白向红色偏移的趋势

对于细胞、组织来说，长波长光子的激发产生的光毒性更小，且动物组织光吸收和自体荧光也更小。因此，红色的荧光基团因其较低的背景可以表现出更高的对比度，更适合于体内成像。这使得荧光蛋白的改造逐渐向红色偏移。

3. 红色荧光蛋白

红色荧光蛋白在1999年首次被报道，与绿色荧光蛋白GFP一样，红色荧光蛋白（DrFP583）也是从珊瑚虫中克隆的一种荧光蛋白，在紫外光激发下可发射红色荧光。

· 红色荧光蛋白的优势

红色荧光蛋白的激发和发射波长较GFP更长，成像时背景更低，且可与GFP共用，因此有较大应用前景。

· DrFP583的改进版本

但由于DrFP583易寡聚化、成熟缓慢等缺陷限制了它的应用。通过改造，得到了寡聚化程度更低、成熟速度更快的突变体DsRed。

· 主要红色荧光突变体对比

还有红色荧光突变体：mCherry、DsRed、tdTomato和mStrawberry等，它们各有特点：

mCherry：优异光稳定性，是通用的红色单体（但融合表达时有较弱的寡聚效应）

tdTomato：具有mCherry相同的光稳定性，亮度更强，是追踪表达水平的理想选择，但为串联二聚体，可以在融合标签大小不干扰蛋白质功能的情况下使用

mStrawberry：亮度较高的红色单体，但光稳定性要弱于mCherry

DsRed：细胞毒性较小的RFP

mApple：在蛋白的融合表达中是mCherry理想的替代物，但其光稳定性要远弱于mCherry

mKate2：从参数方面考量，综合亮度、光稳定性和寡聚性表现良好，但报道相对较少

图4 基于双同源重组系统的BASCs遗传谱系示踪（Nat Genet. 2019;51(4):728-738.）

4. 南模生物相关荧光蛋白工具鼠

做细胞标记、谱系示踪的小伙伴可能最关心：有没有现成的荧光蛋白工具鼠可以直接用？

南模生物自主研发了多种荧光蛋白工具鼠，即在目的基因的特定位置引入报告基因（包括荧光蛋白，如EGFP、mYFP等）或标记基因的小鼠模型。与特定重组酶工具鼠杂交，可以实现在特定细胞类群标记出所需荧光，帮助蛋白标记、谱系示踪等实验顺利进行。

部分荧光蛋白工具鼠见下表：

图5.  荧光蛋白工具鼠

南模生物深耕基因编辑领域，提供全方位模式生物服务，包括基因修饰成品模型供应、个性化模型定制、饲养繁育、表型分析、药效评价等，满足不同实验室需求。

如果你对荧光蛋白工具鼠或其他基因修饰模型感兴趣，欢迎随时联系我们咨询。下期小编将继续为大家带来更多实用工具鼠盘点，敬请期待！

关于我们

上海南方模式生物科技股份有限公司（Shanghai Model Organisms Center, Inc.，简称"南模生物"），成立于2000年9月，是一家上交所科创板上市高科技生物公司（股票代码：688265），始终以编辑基因、解码生命为己任，专注于模式生物领域，打造了以基因修饰动物模型研发为核心，涵盖多物种模型构建、饲养繁育、表型分析、药物临床前评价等多个技术平台，致力于为全球高校、科研院所、制药企业等客户提供全方位、一体化的基因修饰动物模型产品解决方案。

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