荧光蛋白广泛应用于生物标记、蛋白质结构和功能的研究、细胞成像、药物筛选等领域。为提高荧光蛋白性能，可通过蛋白质工程技术对其结构进行修饰，荧光蛋白的性能好坏主要体现在光谱特性、荧光强度、稳定性等方面。在特定光谱范围内，荧光蛋白荧光强度越高、稳定性越好，则荧光蛋白的应用价值越高。

大多数生物组织在远红光和近红外光谱范围内具有较高的透射率，因此远红光和近红外荧光蛋白在荧光探针与生物成像等领域扮演着关键角色，一些荧光蛋白已经作为生物标记物用于监测生命活动。基于藻胆体核心亚基ApcF2的结构，目前研发出了一系列远红光和近红外荧光蛋白，它们能够与胆绿素BV共价结合，被命名为BDFP。其中，远红光BDFP的最大荧光波长约为670 nm，近红外BDFP的最大荧光波长约为710 nm。

基于前述研究，华中农业大学的赵开弘课题组在原有远红光和近红外BDFP的基础上进行了深入优化，获得了更出色的荧光探针。通过对二聚体BDFP2.7和BDFP2.8进行定点突变和蛋白融合处理，成功地实现了单体化，显著提升了荧光强度。

在BDFP分子进化过程中，通过随机诱变引入了K53Q和T144A的定点突变，然后通过同色串联融合得到了单体化的远红光和近红外荧光蛋白，即BDFP3.5:3.5和BDFP3.6:3.6（图A）。相比于BDFP2.7和BDFP2.8，BDFP3.5:3.5和BDFP3.6:3.6的荧光强度和光稳定性都得到了明显的提升（图B）。为了检验新构建的远红光和近红外荧光蛋白BDFP3.5:3.5和BDFP3.6:3.6的性能，作者对它们进行了一系列生物标记研究。远红光和近红外荧光蛋白在活细胞中标记细胞器的SIM超分辨成像（图C）与STED超高分辨成像（图D），以及在线虫体壁的标记实验（图E），都证明了构建的单体远红光和近红外荧光蛋白非常适合用作生物标记的荧光探针。

该研究通过对BDFP的分子设计成功构建了新型的、性能优越的远红光和近红外荧光蛋白，这为荧光蛋白的设计和应用提供了新的思路和方法。BDFP3.5:3.5和BDFP3.6:3.6作为生物成像的优良工具，有望在生物医学、生物技术和生命科学等领域发挥重要作用，为这些领域的研究和应用提供新的有力支持。