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1962年，下村修和約翰森從維多利亞多管水母（Aequorea victoria）中分離生物發光蛋白-水母素（aequorin）時，意外地得到了一個副產物。它在陽光下呈綠色、鎢絲下呈黃色、紫外光下發強烈綠色。其后他們仔細研究了其發光特性。1974年，他們得到了這個蛋白，當時稱綠色蛋白、以后稱綠色熒光蛋白（GFP）。GFP在水母中之所以能發光，是因為水母素和GFP之間發生了能量轉移。水母素在鈣刺激下發光，其能量可轉移到GFP，刺激GFP發光。這是物理化學中已知的熒光共振能量轉移(FRET)在生物中的發現。
熒光蛋白廣泛應用于生物學研究。通過常規的基因操縱手段，將熒光蛋白用來標記其他目標蛋白，這樣可以觀察、跟蹤目標蛋白的時間、空間變化，提供了以前不能達到的時間和空間分辨率，而且可以在活細胞、活體動物中觀察到一些分子。熒光蛋白技術也使得人們可以研究某些分子的活性，而不僅僅是其存在與否。
GFP熒光極其穩定，在激發光照射下，GFP抗光漂白（Photobleaching）能力比熒光素（fluorescein）強，特別在450～490nm藍光波長下更穩定。
GFP需要在氧化狀態下產生熒光，強還原劑能使GFP轉變為非熒光形式，但一旦重新暴露在空氣或氧氣中，GFP熒光便立即得到恢復。而一些弱還原劑并不影響GFP熒光。中度氧化劑對GFP熒光影響也不大，如生物材料的固定、脫水劑戊二酸或甲醛等。
GFP融合蛋白的熒光靈敏度遠比熒光素標記的熒光抗體高，抗光漂白能力強，因此更適用于定量測定與分析。但因為GFP不是酶，熒光信號沒有酶學放大效果，因此GFP靈敏度可能低于某些酶類報告蛋白。
由于GFP熒光是生物細胞的自主功能，熒光的產生不需要任何外源反應底物，因此GFP作為一種廣泛應用的活體報告蛋白，其作用是任何其它酶類報告蛋白無法比的。
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