自绿色荧光蛋白（GFP）点亮生命科学以来，荧光标记技术不断突破。传统明星tdTomato和EGFP虽仍占据实验室“C位”，但新一代荧光蛋白如ChR2_H134R/EYFP、GCaMP6f、KikGR、Kaede和mNeonGreen正以独特的光学特性与功能多样性掀起科研新浪潮。它们不仅能“看见”细胞，更能“操控”细胞，甚至解码疾病机理。本文将揭秘这五大新锐蛋白的独门绝技，剖析其如何赋能神经科学与发育生物学。

 

ChR2_H134R/EYFP：光控神经回路的“开关大师”

ChR2_H134R/EYFP是一种光遗传学工具，融合了光敏感离子通道ChR2与增强型黄色荧光蛋白EYFP，ChR2蛋白携带的功能增益突变（H134R）可产生更大的电流、更高的光敏性和更低的脱敏性。ChR2_H134R可通过蓝光照射激活神经元并产生动作电位，而EYFP则用于可视化表达ChR2_H134R的细胞，帮助研究人员确认目标细胞的位置和分布 ^[1-2]。EYFP的发射波长为527 nm，与蓝光激发的ChR2_H134R（~470 nm）兼容性良好，避免了光谱重叠导致的信号干扰问题。

 

图1. ChR2_H134R/EYFP报告品系用于心脏成纤维细胞的研究 ^[3]。

 

RCL-ChR2_H134R/EYFP小鼠（产品编号：I001027）是在Rosa26位点条件性表达ChR2_H134R/EYFP的荧光报告模型。Cre重组前，ChR2_H134R/EYFP的表达被上游loxP-Stop-loxP元件阻断；当与Cre小鼠交配后，可在子代表达Cre的组织中特异性表达ChR2_H134R/EYFP融合蛋白。该模型为光遗传学研究提供了理想的工具动物，通过450-490 nm蓝光照射即可在体内精确、快速地激活目标兴奋性细胞。

 

GCaMP6f：钙瞬变的“高速摄像机”

钙离子指示剂一般分为两类：化学钙离子指示剂和基于蛋白质的基因编码钙离子指示剂（GECIs）。由于可以控制向目标细胞类型的特定传递，GECIs成为脑功能研究中的首选。GCaMP6是一种绿色荧光基因编码钙离子指示剂，因其在检测神经元钙离子瞬态的高灵敏度而被广泛用于测量神经元活动，在某些条件下它甚至能检测到由单个动作电位引起的单个钙离子瞬态 ^[4]。GCaMP6f由钙调蛋白（CaM）、环状排列的增强型绿色荧光蛋白（cpEGFP）以及肌球蛋白轻链激酶M13结构域（M13）组成。在无钙离子存在的条件下，cpEGFP无法发挥其功能；而当CaM与钙离子结合后，能够与M13结构域相互作用，进而引起cpEGFP构象的改变，此时cpEGFP可被激发并产生荧光信号。

 

图2. GCaMP6f小鼠用于植入式神经刺激系统疗法中神经信号激活监测 ^[5]。

 

RCL-GCaMP6f小鼠（产品编号：I001028）是在Rosa26位点条件性表达GCaMP6f的荧光钙指示工具模型。Cre重组前，GCaMP6f的表达被上游Stop元件框阻断；当与Cre小鼠交配后，Cre重组酶介导的loxP位点特异性重组将Stop序列移除，经过钙结合（如神经元激活）可观察到明亮的荧光信号。

 

KikGR与Kaede：细胞命运的“时空记录仪”

KikGR与Kaede是一类光转换荧光蛋白，能够在紫外光激发下实现从绿色荧光到红色荧光的不可逆转换。这一特性突破了传统荧光蛋白（如tdTomato）在时空标记方面的局限性，为细胞追踪与命运图谱研究提供了强有力的工具。在哺乳动物细胞内，KikGR的光电转换效率更高，在绿色和红色状态下的亮度是Kaede的数倍 ^[6-7]。

 

图3. 紫外光照射改变表达Kaede的细胞及Kaede转基因小鼠的荧光特性 ^[8]。

 

Rosa26-CAG-KikGR小鼠（产品编号：I001211）是赛业生物通过基因编辑技术将CAG promoter-Kozak-KikGR-rBG pA基因表达组件整合到小鼠Rosa26位点中构建的，KikGR蛋白可在小鼠体内广泛性地表达。除此之外，赛业还可提供类似的Kaede荧光报告鼠——Rosa26-CAG-Kaede小鼠（产品编号：I001118）。

 

mNeonGreen：超分辨成像的“灯塔”

作为GFP的升级版，mNeonGreen在活体成像中的亮度比GFP高出3倍-5倍，尤其在低表达组织中的检测能力更强，能够揭示GFP难以捕捉的微弱表达模式。其506/517 nm激发发射光谱完美兼容多色成像，mNeonGreen广泛应用于超分辨率显微镜和活细胞成像。此外，mNeonGreen被成功用于追踪内源性蛋白质，并标记特定的亚细胞结构，如细胞核和质膜，特别适合用于精细的亚细胞定位研究 ^[9]。

 

图4. mNeonGreen蛋白呈现比GFP蛋白更好的体内成像效果 ^[10]。

 

TG-CAG-mito-mNeonGreen小鼠（产品编号：I001183）是通过转基因技术将CAG-mito-mNeonGreen基因表达元件整合到小鼠基因组中构建的。该模型可用于线粒体的功能、定位和动态等研究，是研究亚细胞结构动态的理想工具。

 

“我们不仅需要更亮的荧光，更需要聪明的光”。从“看见细胞”到“操控生命”，新型荧光蛋白正重新定义生命科学的边界。

 

参考文献

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