蛋白質

螢火蟲發光原理的妙用
國立成功大學生命科學研究所碩士蔡宗樺

編譯來源：科学技術振興機構2013年5月21日《人工的に作り出したホタルの光の明滅を使って》

日本研究團隊，利用螢火蟲發光的原理，開發出一種可以長時間且穩定以人工螢光明滅變化，來監測動物體內pH值的方法。(圖片來源：維基百科)

大家也許都知道，螢火蟲那夢幻的螢光，是雄螢火蟲求偶的信號。但現在螢光除了求偶的功能以外，東京大學大學院理學系研究科的服部滿特任研究員、小澤岳昌教授，以及北海道大學保健科學研究所的尾崎倫孝教授等，利用螢火蟲發光的原理，開發出一種可以長時間且穩定的以人工螢光明滅變化，來監測動物體內pH值的方法。

為什麼要監測動物體內的pH值變化？正常細胞為了讓蛋白質有效率的工作，會自行調節pH值，使之維持在7.2至7.4左右。但如果細胞處於不正常環境中，便無法正常的保持其pH值。目前已知當細胞癌化或呈現低氧狀態時，細胞內pH值會下降，也就是酸性化，而被病毒感染時，pH值也會大幅變化。

在培養細胞中監測細胞內pH值變化很容易，但是在活體動物內測量細胞中的pH值，必須在不破壞細胞，維持存活的狀態下，長時間測量並穩定觀察，這絕不是一件容易的事。目前使用的方法是，利用非螢火蟲的螢光性標識物質─螢光探針，將其滲透進細胞內再從外部照光，藉由放出螢光的波長計算出pH值。然而在活體動物，將很難正確的測得細胞發出的光，而且長時間以光持續照射細胞也會對細胞造成很大的傷害。因此急需一項可以在活體動物內，長時間且穩定監測pH值的技術。

研究團隊利用螢火蟲自體發光的原理，利用產生螢光的「螢光酵素」和禾本科植物燕麥的光受體蛋白質（LOV2），開發出新的螢光探針。由於當藍光照射到 LOV2蛋白質區域時，會使其結構產生變化，停止照射後又會回復成原來的結構，因此研究團隊把來自螢火蟲的螢光酵素前端部分，結合到LOV2蛋白質區域，其後再接上來自甲蟲的突變螢光酵素後端，形成一個融合蛋白。這個融合蛋白，具有如同一般螢光蛋白的發光現象，但是以藍光照射，其發光會暫時減弱，停止照射後會慢慢回復到原來的發光強度。這個新的發光探針被命名為「光去活化螢光酶」。

在酸性環境下，光去活化螢光酶被藍光照射後，其回復到原本發光的時間會產生延遲。也就是說，藉由測量發光回復時間可以監測周圍的pH值。將光去活化螢光酶實際導入活小鼠腳尖皮下，並照光之後，發光現象確實先暫時減弱，然後才回復原本的發光。

吃海藻糖也能治憂鬱症
國立臺灣師範大學生命科學系副教授李冠群

編譯來源：Trehalose induced antidepressant-like effects and autophagy enhancement in mice

憂鬱症是各種心理失常中罹患率最高的一種，以色列本古里昂大學和美國明尼蘇達大學藥學院的研究團隊的研究結果指出，海藻糖（trehalose）可能具有類抗憂鬱的功效。(圖片來源：pixabay用戶geralt)

以色列本古里昂大學（Ben-Curion University）和美國明尼蘇達大學（University of Minnesota）藥學院的研究團隊的研究結果指出，海藻糖（trehalose）可能具有類抗憂鬱的功效，且此功效與海藻糖可增強細胞的自噬作用有關。

海藻糖是由兩個葡萄糖分子所組成的雙糖，為一種麥芽糖異構物，它廣泛存在於細菌、酵母菌、菇類、海藻、蝦子、昆蟲及植物中，而且是許多生物體，如細菌、真菌和昆蟲等無脊椎動物的能量來源之一。在生物體內，海藻糖除了可作為一種碳源及能量來源外，還具有保護如蛋白質及核酸等生物巨分子，以及維護細胞膜的結構與功能之作用，提供生物抵抗乾旱、高溫、高鹽、冷凍或輻射等惡劣環境的能力。

因為在這些惡劣環境下，脫水、高滲透壓、冰凍或高溫等不利的條件都會使蛋白質及生物膜分子間的水分子急遽下降，而海藻糖在此環境下可以取代水分子的功能，避免蛋白質及生物膜結構遭受破壞進而喪失功能。此外，近來更發現在植物體中，海藻糖具有調節植物生長與發育的角色。