Grün fluoreszierendes Protein (GFP) ist a Protein das kommt natürlich in der vor QualleAequorea victoria. Das gereinigte Protein erscheint bei normaler Beleuchtung gelb, leuchtet aber bei Sonnenlicht oder ultraviolettem Licht hellgrün. Das Protein absorbiert energetisches blaues und ultraviolettes Licht und gibt es als grünes Licht mit niedrigerer Energie ab über Fluoreszenz. Das Protein wird in der Molekular- und Zellbiologie als Marker verwendet. Wenn es in den genetischen Code von Zellen und Organismen eingeführt wird, ist es vererbbar. Dies hat das Protein nicht nur für die Wissenschaft nützlich gemacht, sondern auch für die Herstellung transgener Organismen wie fluoreszierender Heimtierfische von Interesse.
Die Kristallquallen, Aequorea victoria, ist beides biolumineszierend (leuchtet im Dunkeln) und fluoreszierend (leuchten als Antwort auf ultraviolettes Licht). Kleine Fotoorgane auf dem Quallenschirm enthalten das Lumineszenzprotein Aequorin, das eine Reaktion mit Luciferin katalysiert, um Licht freizusetzen. Wenn Aequorin mit Ca interagiert
2+ Ionen wird ein blaues Leuchten erzeugt. Das blaue Licht liefert die Energie, um GFP grün leuchten zu lassen.Osamu Shimomura untersuchte die Biolumineszenz von EIN. Victoria In den 1960ern. Er war der erste, der GFP isolierte und den Teil des Proteins bestimmte, der für die Fluoreszenz verantwortlich ist. Shimomura schnitt die leuchtenden Ringe ab eine Million Quallen und drückte sie durch Gaze, um das Material für sein Studium zu erhalten. Während seine Entdeckungen zu einem besseren Verständnis der Biolumineszenz und Fluoreszenz führten, war dieses grün fluoreszierende Wildtyp-Protein (GFP) zu schwierig zu erhalten, um eine praktische Anwendung zu finden. Im Jahr 1994 war GFP geklontund stellt es für den Einsatz in Labors auf der ganzen Welt zur Verfügung. Die Forscher fanden Möglichkeiten, das ursprüngliche Protein zu verbessern, damit es in anderen Farben leuchtet, heller leuchtet und auf spezifische Weise mit biologischen Materialien interagiert. Der immense Einfluss des Proteins auf die Wissenschaft führte 2008 zum Nobelpreis für Chemie, der an Osamu verliehen wurde Shimomura, Marty Chalfie und Roger Tsien für "die Entdeckung und Entwicklung des grün fluoreszierenden Proteins, GFP. "
Niemand kennt tatsächlich die Funktion der Biolumineszenz oder Fluoreszenz im Kristallgelee. Roger Tsien, der amerikanische Biochemiker, der 2008 den Nobelpreis für Chemie erhielt, spekulierte Quallen können möglicherweise die Farbe ihrer Biolumineszenz aufgrund der Druckänderung ändern seine Tiefe. Die Quallenpopulation in Friday Harbor, Washington, erlitt jedoch einen Zusammenbruch, was es schwierig machte, das Tier in seinem natürlichen Lebensraum zu untersuchen.
Während die Bedeutung der Fluoreszenz für die Quallen unklar ist, ist die Wirkung des Proteins auf die wissenschaftliche Forschung erstaunlich. Kleine fluoreszierende Moleküle neigen dazu, für lebende Zellen toxisch zu sein und durch Wasser negativ beeinflusst zu werden, was ihre Verwendung einschränkt. GFP hingegen kann verwendet werden, um Proteine in lebenden Zellen zu sehen und zu verfolgen. Dies geschieht durch Beitritt zum Gen für GFP zum Gen eines Proteins. Wenn das Protein in einer Zelle hergestellt wird, ist der fluoreszierende Marker daran gebunden. Wenn die Zelle beleuchtet wird, leuchtet das Protein. Fluoreszenzmikroskopie wird verwendet, um lebende Zellen oder intrazelluläre Prozesse zu beobachten, zu fotografieren und zu filmen, ohne sie zu stören. Die Technik dient dazu, ein Virus oder Bakterien zu verfolgen, während es eine Zelle infiziert, oder Krebszellen zu markieren und zu verfolgen. Kurz gesagt, das Klonen und Verfeinern von GFP hat es Wissenschaftlern ermöglicht, die mikroskopische Lebenswelt zu untersuchen.
Verbesserungen in GFP haben es als Biosensor nützlich gemacht. Die modifizierten Proteine wirken als molekulare Maschinen, die auf Veränderungen in reagieren pH oder Ionenkonzentration oder Signal, wenn Proteine aneinander binden. Das Protein kann ein / aus signalisieren, ob es fluoresziert oder bestimmte Farben emittiert, abhängig von den Bedingungen.
Wissenschaftliche Experimente sind nicht die einzige Verwendung für ein grün fluoreszierendes Protein. Der Künstler Julian Voss-Andreae kreiert Proteinskulpturen basierend auf der tonnenförmigen Struktur von GFP. Laboratorien haben GFP in das Genom einer Vielzahl von Tieren eingebaut, einige zur Verwendung als Haustiere. Yorktown Technologies war das erste Unternehmen, das fluoreszierende Zebrafische namens GloFish auf den Markt brachte. Die farbenfrohen Fische wurden ursprünglich entwickelt, um die Wasserverschmutzung zu verfolgen. Andere fluoreszierende Tiere sind Mäuse, Schweine, Hunde und Katzen. Fluoreszierende Pflanzen und Pilze sind ebenfalls erhältlich.