Proteina verde fluorescentă (GFP) este o proteină găsită în mod natural în meduza Aequorea victoria . Proteina purificată pare galbenă la iluminare normală, dar strălucește în verde strălucitor sub lumina soarelui sau ultravioletă. Proteina absoarbe lumina ultravioletă și albastră energetică și o emite sub formă de lumină verde cu energie mai mică prin fluorescență . Proteina este folosită în biologia moleculară și celulară ca marker. Când este introdus în codul genetic al celulelor și organismelor, este ereditabil.Acest lucru a făcut ca proteina să fie nu numai utilă pentru știință, ci și de interes pentru crearea de organisme transgenice, cum ar fi peștii fluorescenți de companie.
Descoperirea proteinei verzi fluorescente
:max_bytes(150000):strip_icc()/crystal-jelly--aequorea-victoria--monterey-bay-aquarium--california-148309388-59da652f054ad900105f0d6f.jpg)
Meduza de sticlă, Aequorea victoria , este atât bioluminiscentă (luminescentă în întuneric), cât și fluorescentă (luminescentă ca răspuns la lumina ultravioletă ). Micile organe fotografice situate în meduza umbrelă conțin proteina luminiscentă aequorin care catalizează o reacție cu luciferină pentru a elibera lumină. Când aequorina interacționează cu ionii de Ca 2+ , se produce o strălucire albastră. Lumina albastră furnizează energia pentru ca GFP să strălucească verde.
Osamu Shimomura a efectuat cercetări asupra bioluminiscenței lui A. victoria în anii 1960. El a fost prima persoană care a izolat GFP și a determinat partea din proteină responsabilă de fluorescență. Shimomura a tăiat inelele strălucitoare de la un milion de meduze și le-a trecut prin tifon pentru a obține material pentru studiu. În timp ce descoperirile sale au condus la o mai bună înțelegere a bioluminiscenței și fluorescenței, această proteină fluorescentă verde de tip sălbatic (GFP) a fost prea dificil de obținut pentru aplicare practică. În 1994, GFP a fost clonat , făcându-l disponibil pentru utilizare în laboratoare din întreaga lume.Cercetătorii au găsit modalități de a îmbunătăți proteina originală, astfel încât să strălucească în alte culori, să strălucească mai intens și să interacționeze în moduri specifice cu materialele biologice. Impactul imens al proteinei asupra științei a dus la premiul Nobel pentru Chimie în 2008, acordat lui Osamu Shimomura, Marty Chalfie și Roger Tsien pentru „descoperirea și dezvoltarea proteinei fluorescente verzi, GFP”.
De ce este importantă PFM
:max_bytes(150000):strip_icc()/metamorphose-172195917-59da7b6b845b340012b2f7fe.jpg)
De fapt, nimeni nu știe rolul bioluminiscenței sau fluorescenței în jeleul de cristal. Roger Tsien, biochimistul american care a împărtășit Premiul Nobel pentru Chimie în 2008, a speculat că meduza își poate schimba culoarea bioluminiscenței modificându-și presiunea prin schimbarea adâncimii. Cu toate acestea, populația de meduze din Friday Harbor, Washington, a suferit un colaps, ceea ce a făcut dificilă studiul animalului în habitatul său natural.
În timp ce importanța fluorescenței pentru meduze este neclară, efectul pe care proteina l-a avut asupra cercetării științifice este uluitor. Moleculele fluorescente mici tind să fie toxice pentru celulele vii și sunt afectate negativ de apă, limitând utilizarea acestora. GFP, pe de altă parte, poate fi utilizat pentru a vizualiza și urmări proteinele din celulele vii. Acest lucru se face prin legarea genei GFP la gena unei proteine. Când proteina este produsă într-o celulă, markerul fluorescent se atașează de ea. Strălucirea unei lumini în celulă face ca proteina să strălucească. microscop fluorescenteste folosit pentru a observa, fotografia și filma celule vii sau procese intracelulare fără a interfera cu acestea. Tehnica funcționează pentru a urmări un virus sau o bacterie pe măsură ce infectează o celulă sau pentru a marca și urmări celulele canceroase. Pe scurt, clonarea și rafinarea GFP au făcut posibil ca oamenii de știință să examineze lumea vie microscopică.
Îmbunătățirile în GFP l-au făcut util ca biosenzor. Proteinele modificate acționează ca niște mașini moleculare care reacționează la modificări ale pH-ului sau ale concentrației ionilor sau semnalează atunci când proteinele se leagă între ele. Proteina poate indica dacă are sau nu fluorescență sau poate emite anumite culori în funcție de condiții.
Nu doar pentru știință
:max_bytes(150000):strip_icc()/GloFish-59da720ed088c00010cb3f45.jpg)
Experimentarea științifică nu este singura utilizare pentru o proteină verde fluorescentă. Artistul Julian Voss-Andreae creează sculpturi proteice bazate pe structura în formă de butoi a GFP. Laboratoarele au încorporat GFP în genomul unei varietăți de animale, unele pentru a fi folosite ca animale de companie. Yorktown Technologies a devenit prima companie care a comercializat peștele zebra fluorescent numit GloFish. Peștii viu colorați au fost dezvoltați inițial pentru a urmări contaminarea apei. Alte animale fluorescente includ șoarecii, porcii, câinii și pisicile. Sunt disponibile și plante fluorescente și ciuperci.
