蛋白质是一类非常重要的生物大分子。而绿色荧光蛋白(Green Fluorescent Protein)又是当今生命科学界中最为常用的蛋白质探针分子之一,拥有极其广阔的应用前景。在第一章中,我们将首先介绍蛋白质的基本知识,然后,我们将对绿色荧光蛋白的发现和发展作一个总结,并且会简单的介绍对于荧光蛋白的一系列应用。在第二章中,我们会详尽的回顾绿色荧光蛋白在构建生物传感器领域的应用。由于绿色荧光蛋白本身是一种生物分子,它的基因可编码性,具有与生命体得天独厚的高度相容性,所以GFP可以对细胞内承担某些关键功能的分子或者重要的生化过程进行无损伤的报道。所以,利用绿色荧光蛋白来构建生物传感器是对于这个分子最革命性的应用之一,也是本人博士学习期间的研究方向。在第三章中,将详细阐述我们自己实验室利用GFP所构建的针对亚铜离子的传感器,这个传感器的设计思路是通过将一个亚铜离子结合蛋白引入GFP的最长的loop区域,这个结合蛋白在未结合亚铜离子时采取相对无规的构象,在结合上亚铜离子之后结构会变得有序起来。这样我们就在GFP的桶结构内部引入了潜在的张力。当环境中亚铜离子浓度升高时,亚铜离子和传感器蛋白的结合会导致亚铜离子结合蛋白产生构象改变,从而将张力释放,破环GFP的二级结构,从而使环境分子能够攻击猝灭传感器蛋白荧光。最后,我们利用这个传感器蛋白观测了哺乳动物细胞中亚铜离子浓度的涨落。得到了有益的生物学信息。在第四章中,我们利用在黄色荧光蛋白的loop区域插入外源多肽的方法降低了黄色荧光蛋白对于氯离子的敏感性。早期的黄色荧光蛋白的一个明显的缺点是对于所处的化学和物理环境过于的敏感,特别是对于氯离子和pH过分的敏感性,严重的影响了黄色荧光蛋白在细胞内部的应用。随着研究的进展,人们发现Q69M突变可以有效的降低黄色荧光蛋白对于氯离子的敏感性。我们的工作是在Q69M突变体的基础上,利用在黄色荧光蛋白的loop区域插入多肽的方法,进一步有效的降低了蛋白对于氯离子的敏感性。我们所发现的新型YFP会在一系列的成像研究中有着更好的应用(比如荧光共振能量转移)。最后我们将对整个博士期间在荧光蛋白方面的工作作一个小结,并且对将来可以继续深入研究的几个方向进行展望。