| Grønt fluorescerende protein | |
|---|---|
| Strukturen af GFB af vandmænd Aequorea victoria [1] | |
| Identifikatorer | |
| Symbol | ZFB, GFP |
| Pfam | PF01353 |
| Pfam klan | CL0069 |
| Interpro | IPR011584 |
| SCOP | 1ema |
| SUPERFAMILIE | 1ema |
| Tilgængelige proteinstrukturer | |
| Pfam | strukturer |
| FBF | RCSB FBF ; PDBe ; PDBj |
| PDBsum | 3D model |
| Mediefiler på Wikimedia Commons | |
Grønt fluorescerende protein ( GFP ) er et protein isoleret fra vandmænden Aequorea victoria , der fluorescerer i det grønne område, når det belyses med lys fra blåt til ultraviolet. På nuværende tidspunkt er proteingenet meget brugt som en lysende markør i celle- og molekylærbiologi til at studere ekspressionen af cellulære proteiner. Proteinmodifikationer er blevet udviklet til brug i biosensorer . Der er blevet skabt hele lysende dyr (for eksempel grise ), hvor ZFB er blevet introduceret i genomet og er nedarvet. Der er også blevet skabt GFB -holdige virale vektorer , som gør det muligt lokalt at indføre det ønskede gen i dyreorganismen og spore det udtrykte protein. I 2008 modtog Osamu Shimomura , Martin Chalfi og Roger Tsien Nobelprisen i kemi "for opdagelsen og udviklingen af det grønne fluorescerende protein GFP".
Grønt fluorescerende protein er kendetegnet ved to absorptionstoppe ved 395 nm (major) og 475 nm (mindre) og en fluorescenstop ved 498 nm. Proteinet består af 238 aminosyrer med en molekylvægt på 26,9 kDa. Proteinet er en typisk beta-sheet-struktur (se f.eks. lipocalin ), der danner en "tønde" eller "cylinder" med 11 vindinger af den primære sekvens, indeni hvilken er en fluorofor . Cylinderens skal beskytter fluoroforen mod at slukke dens fluorescens af komponenter i mikromiljøet. Derudover forårsager den indre struktur af molekylet specifikke ringslutningsreaktioner af Ser 65 - Tyr 66 - Gly 67 tripeptidet, hvilket fører til dannelsen af en fluorofor. Denne proces kaldes modning og omfatter flere stadier, som hver især danner mellem- eller slutprodukter med forskellige spektrale egenskaber.
Proteinets krystalstruktur blev dechifreret i 1996 på Remington Laboratory. Hun belyste mekanismen for fluorophordannelse og rollen af omgivende aminosyrer. Dette gjorde det muligt at opnå mutante GFP'er med øget resistens, anderledes fluorescens og andre forbedrede egenskaber sammenlignet med vildtypen.
Det grønne fluorescerende protein blev isoleret sammen med et andet lysende protein , aequorin, fra vandmænden Aequorea victoria af Osamu Shimomura , som kom fra Japan til Princeton University i 1960 og begyndte at studere vandmændenes bioluminescens . I 1960'erne og 1970'erne isolerede han begge proteiner og studerede mekanismen for deres luminescens. Det viste sig, at i A. victoria forårsager interaktionen af calciumioner med aequorin en blå luminescens af proteinet. Noget af denne bioluminescens overføres til det grønne fluorescerende protein, som absorberer blåt lys og udsender grøn fluorescens, hvilket resulterer i et grønt skift i vandmændenes glød.
Brugen af GFP'er i molekylærbiologi begyndte dog først i 1990'erne. I 1992 klonede og sekventerede Douglas Prasher proteinets DNA , hvorefter han på grund af manglende finansiering blev tvunget til at lukke projektet og sendte det resulterende DNA til flere laboratorier, herunder Martin Chalfi 's laboratorium . Martin Chalfi udtrykte sekvensen i Escherichia coli og Caenorhabditis elegans og offentliggjorde resultaterne i Science i 1994 . En måned senere blev uafhængige resultater fra Frederick Tsujis laboratorium offentliggjort . Det viste sig, at GFP antog en naturlig konformation og dannede en fluorofor ved stuetemperatur og uden tilføjelse af yderligere cofaktorer, hvilket gjorde det muligt at bruge proteinet som markør i cellerne i mange organismer.
Julian Voss-Andreae, en tyskfødt kunstner med speciale i "proteinskulpturer", har skabt skulpturer baseret på strukturen af ZFB, herunder "Green Fluorescent Protein" (2004) 1,7 m høj og "Stålvandmand (2006) 1,4 m høj Sidstnævnte blev installeret på den biologiske station i Friday Harbor Laboratories ved University of Washington (University of Washington), hvor Osama Shimomura i 1962 opdagede ZFB.