das Grün fluoreszierende protein (GFP) ist ein protein in thejellyfish AequoreaVictoria aufweist grüne Fluoreszenz, wenn Sie ausgesetzt tolight. Das Protein hat 238 Aminosäuren, drei von ihnen (Zahlen 65 bis 67)bilden eine Struktur, die sichtbares grünes fluoreszierendes Licht emittiert. Inder Qualle interagiert GFP mit einem anderen Protein namens Aequorin, das bei Zugabe von Kalzium blaues Licht emittiert. Biologen verwenden GFPto Studie Zellen in Embryonen und Föten während der Entwicklungprozesse.,
Biologen verwenden GFP als Markerprotein. GFP kann sich mit Fluoreszenz an ein anderes Protein binden und es markieren, so dass Wissenschaftler das Vorhandensein des bestimmten Proteins in einer organischen Struktur sehen können.Gfp bezieht sich auf das Gen, das grünes Fluoreszenzprotein produziert. Mithilfe der DNA-rekombinanten Technologie kombinieren Wissenschaftler dieGfp-Gen zu einem anderen Gen, das ein Protein produziert,das sie untersuchen möchten, und fügen dann den Komplex in eine Zelle ein. Wenn die Zelle die grüne Fluoreszenz produziert, folgern die Wissenschaftler, dass die Zelle auch das grüne Gen exprimiert., Darüber hinaus verwenden Wissenschaftler GFP, um spezifisch zu etikettierenorganellen, Zellen, Gewebe. Da das Gfp-Gen vererbbar ist, weisen die Nachkommen markierter Entitäten auch eine grüne Fluoreszenz auf.
Edmund N. Harvey, Professor an der Princeton University in Princeton, New Jersey, initiierte die Studien zur Biolumineszenz in den USA. Im Jahr 1921 beschrieb Harvey die gelben Gewebe im Sonnenschirm von Quallen als unter bestimmten Bedingungen leuchtend, wie z. B. nachts oder wenn die Qualle mit Elektrizität stimuliert wird., Im Jahr 1955 verwendeten Demorest Davenport an der University of California in Santa Barbarain Santa Barbara, Kalifornien, und Joseph Nicol am Plymouth MarineLaboratory in Plymouth, England, photoelektrische aufzeichnungsundhistologische Methoden, um Harveys Beschreibungen zu bestätigen, und sie identifizierten die grün fluoreszierenden Materialien im Randkanal des Regenschirms.
Im selben Jahr wurde Osamu Shimomura wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Nagoya Universität in Nagoya, Japan, und er kristallisierte das Luciferin, eine lichtemittierende Verbindung, die im Meer gefunden wurde-Firefly Vargulahilgendorfii., Shimomura veröffentlichte seine Ergebnisse 1957. Einer von Harveys Studenten, Frank H. Johnson, studierte Biolumineszenz an der Princeton University. Johnson folgte Shimomuras Arbeit und lud ihn ein, in den USA zu arbeiten, und 1960 erhielt Shimomura ein Fulbright Travel Grant und begann mit Johnson zu arbeiten. Kurz nachdem Shimomura in den USA angekommen war, führte Johnson die Biolumineszenz von Victoria Victoria in Shimomura ein. In den USA leben Quallen nur an der Westküste, also reiste Shimomura im Sommer 1961 zu denFriday Harbor Laboratories der University of Washington auf SanJuan Island, Washington., Nach dem Fang von etwa 10.000 Quallen nahm Shimomura die Extrakte der Qualle und konservierte sie in Trockeneis, um sie inSeptember von 1961 nach Princeton zurückzubringen.
In Princeton begannen Shimomura und seine Kollegen, diebiolumineszierende Substanz zu reinigen, und sie fanden heraus,dass es ein Protein war, das sie Aequorin nannten. Als sie Aequorin reinigten, entdeckten sie auchentdeckte Spuren eines anderen Proteins, das grüne Fluoreszenz zeigte. Shimomuras Team veröffentlichte die Ergebnisse 1962 in „Exraction,Purification, and Properties of Aequorin“., Das Papier wurde Aequorin genannt, aber es beschrieb auch ein grünes Protein, das die grüne Fluoreszenz unter Sonnenlicht hemmte. John W. Hasting undJames G. Morin, der später Aequorin erforschte, bezeichnete das Proteinas green fluorescent Protein in 1971.
Shimomura konzentrierte sich auf Aequorin, reinigte das Protein, kristallisierte es und erläuterte seine zugrunde liegende Struktur. Er studierte auch die Eigenschaften von GFP und veröffentlichte 1979 sein letztes Papier über GFP. Im Jahr 1981, nachdem er die Princeton University für das Marine BiologyLaboratory in Woods Hole, Massachusetts, verlassen hatte, forschte Shimomura nicht mehr an GFP., Von 1979 bis 1992 viele Forscherstudierten verschiedene Aspekte von GFP, einschließlich der Verwendung von kernmagnetischer Resonanz zur Untersuchung der Aminosäuren des Proteins, der Verwendung von Röntgenstrahlen zur Untersuchung seines Kristalls und der Entwicklung von GFP.
Anfang der 1990er Jahre verwendete der Molekularbiologe Douglas Prasher am Marine Biology Laboratory GFP, um Sonden zu entwerfen, an denen DNA-Fragmente beteiligt waren, um das Vorhandensein Vonnukleotidsequenzen nachzuweisen. Prasher isolierte die komplementäre DNA (cDNA)des Gfp-Gens und veröffentlichte 1992 die Sequenz des Gens.,Nach der Veröffentlichung der cDNA-Sequenz im Jahr 1992 lief Prashers Finanzierung von derAmerican Cancer Society in Atlanta, Georgia, aus. Als er sich um eine Finanzierung durch das US National Institute of Health in Bethesda,Maryland, bewarb, argumentierte der Gutachter, dass Prashers Forschung keinen Beitrag zur Gesellschaft leiste. Da Prasher sich keine Finanzierung sichern konnte, um seine Forschung weiter zu unterstützen, verließ er das Marine BiologyLaboratory, um für das US Department of Agriculture Inmassoletts zu arbeiten.,
Nach Prashers Veröffentlichung im Jahr 1992 versuchten viele Wissenschaftler, das Gfp-Gen in Organismen anderer thanjellyfish mit DNA-rekombinanter Technologie zu übertragen und zu exprimieren, und Martin Chalfie war der erste, der Erfolg hatte. Chalfie, Professor an der Columbia Universityin New York, New York, studierte die Entwicklung des Nematoden Caenorhabditiselegans. Chalfie hörte von dem Protein GFP in einem Vortrag, und er spekulierte, dass GFP sein Studium der Geneexpression in C. elegans erleichtern könnte., Chalfies Team erhielt die cDNA des Gens Gfp von Prasher und fügte nur die Kodierungsfolge des Gfp-Gens zuerst in das Bakterium EscherichiaColi und dann in C. elegans ein. Chalfie und sein Team fanden heraus, dass das Gfp-Gen GFP ohne Zusatz von Enzymen oder Substraten in beiden Organismen produzierte. 1994 veröffentlichte Chalfie seine Ergebnisin „Green Fluorescent Protein as a Marker for Gene Expression“. Die GFP brauchte nur ultraviolettes Licht. Danach führten viele Biologen GFP in ihre Experimente ein, um die Geneexpression zu untersuchen., Satoshi Inouye und Frederick Tsuji an der PrincetonUniversity äußerten sich 1994 auch zu Gfp in E. Coli.
Viele Wissenschaftler versuchten, das Gfp-Gen zu mutieren, damit das resultierende Protein auf breitere Wellenlängen reagiert und verschiedene Farben ausstrahlt. Andere Wissenschaftler untersuchten verschiedene fluoreszierende Proteine (FPs). RogerTsien, Professor an der University of California San Diego in SanDiego, Kalifornien, hat das Gen Gfp überarbeitet, um Theprotein in verschiedenen Strukturen zu produzieren. Sein Team hat auch andere FPs überarbeitet.,Aufgrund der Bemühungen von Tsien und anderen Bioingenieuren konnte GFP nicht nur eine hellere Fluoreszenz hemmen, sondern auch auf eine breitere Palette von Wellenlängen reagieren und fast alle Farben aussenden, mit Ausnahme von Rot.Tsiens Ergebnisse ermöglichten es Wissenschaftlern, mehrere farbige GFPs zu verschiedenen Proteinen, Zellen oder Organellen von Interesse zu markieren, und Wissenschaftler könnten die Wechselwirkung dieser Teilchen untersuchen. Red FP wurdewichtig im Jahr 1999, als Sergey Lukyanovs Team amhemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry in Moskau, Russland, feststellte, dass einige Korallen das rote Fluoreszenzprotein DsRed enthielten., Andere Laboratorien entwickelten Fluoreszenzsensoren für Calcium, Protease und andere biologische Moleküle. Seither haben Wissenschaftler mehr als 150 verschiedene GFP-ähnliche Proteine bei vielen Arten gemeldet.
Da GFP biologische Prozesse bei der Verwendung nicht störtbei vivo verwenden Biologen es, um zu untersuchen, wie sich Organismen entwickeln.Zum Beispiel nach 1994 wendeten Chalfie und seine Kollegen GFP andie Untersuchung der Neuronenentwicklung von C. elegans., In einem 2002paper, Chalfie und seine Kollegen beschreiben, wie Sie sich das erste beschriftet, ein spezifisches gen beteiligt taktile Wahrnehmung neuron Zellen withGFP, und dann beobachteten die Menge an Fluoreszenz emittiert, thosecells. Da mutierte Zellen weniger oder mehr GFP produzierten als normalzellen, zeigte die abnormale Menge an Fluoreszenzproduktion dieabnormale Entwicklung von Mutanten. Seitdem ist dieses Forschungsfeldauf viele andere Organismen ausgedehnt, einschließlich Fruchtfliegen, Mäuse Undzebrafische.,
Am 10. Dezember 2008 verlieh die Königlichschwedische Akademie der Wissenschaften Tsien, Chalfie und Shimomura den Nobelpreis für Chemie für ihre Entdeckungen auf GFP.
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