Green fluorescent protein (GFP) es una proteína en la Equoreavictoria de la jellyfish que exhibe fluorescencia verde cuando se expone a la luz. La proteína tiene 238 aminoácidos, tres de ellos (números 65 a 67)forman una estructura que emite luz verde fluorescente visible. En la medusa, la GFP interactúa con otra proteína, llamada aequorina,que emite luz azul cuando se agrega con calcio. Los biólogos utilizan GFPto para estudiar células en embriones y fetos durante los procesos de desarrollo.,
Los biólogos usan GFP como proteína marcador. La GFP puede unirse y marcar otra proteína con fluorescencia, lo que permite a los científicos ver la presencia de la proteína en particular en una estructura orgánica.Gfp se refiere al gen que produce la proteína fluorescente verde. Usando tecnología recombinante de ADN, los científicos combinan el gen GFP con otro gen que produce una proteína que quieren estudiar, y luego insertan el complejo en una célula. Si la célula produce la fluorescencia verde, los científicos deducen que la célula también expresa el gen objetivo., Por otra parte, los científicos utilizan GFP para etiquetar specificorganelles, células, tejidos. Como el gen Gfp es heredable, los descendientes de entidades etiquetadas también exhiben fluorescencia verde.
Edmund N. Harvey, profesor de la Universidad de Princeton en Princeton, Nueva Jersey, inició los estudios sobre bioluminiscencia en los Estados Unidos. En 1921, Harvey describió los tejidos amarillos en el paraguas de las medusas como luminosos en condiciones particulares, como por la noche o cuando las medusas son estimuladas con electricidad., En 1955, Demorest Davenport en la Universidad de California En Santa Barbaraen Santa Bárbara, California, y Joseph Nicol en Plymouth MarineLaboratory en Plymouth, Inglaterra, usaron registros fotoeléctricos y métodos histológicos para confirmar las descripciones de Harvey, e identificaron los materiales fluorescentes verdes en el canal marginal del paraguas.
en el mismo año, Osamu Shimomura se convirtió en Asistente de investigación en la Universidad de Nagoya en Nagoya, Japón, y cristalizó la luciferina,un compuesto emisor de luz que se encuentra en el Vargulahilgendorfii., Shimomura publicó sus resultados en 1957. Uno de los estudiantes de Harvey, Frank H. Johnson, estudió bioluminiscencia en la Universidad de Princeton. Johnson siguió el trabajo de Shimomura y lo invitó a trabajar en los Estados Unidos, y en 1960 Shimomura recibió una beca de viaje y comenzó a trabajar con Johnson. Poco después de que Shimomura llegara a los Estados Unidos, Johnson introdujo la bio-luminiscencia de Aequorea Victoria en Shimomura. En los Estados Unidos,las medusas viven solo en la costa oeste, por lo que Shimomura viajó a los laboratorios Friday Harbor de la Universidad de Washington en la isla de SanJuan, Washington, durante el verano de 1961., Después de atrapar alrededor de 10.000 medusas, Shimomura tomó los extractos de la medusa y la preservó en hielo seco para traerla de vuelta a Princeton en septiembre de 1961.
en Princeton, Shimomura y sus colegas comenzaron a Purificar la sustancia bioluminiscente, y descubrieron que era una proteína,a la que llamaron aequorina. Cuando purificaron aequorina, también descubrieron trazas de otra proteína, que mostró fluorescencia verde. El equipo de Shimomura publicó los hallazgos en «Exraction,Purification, and Properties of aequorin» en 1962., El artículo trataba de aequorina, pero también describía una proteína verde, que inhibía la fluorescencia verde bajo la luz solar. John W. Hasting y James G. Morin, que más tarde investigaron la aequorina, denominaron la proteína fluorescente verde proteinas en 1971.
Shimomura se centró en la aequorina, purificó la proteína, cristalizóeditar y aclaró su estructura subyacente. También estudió las propiedades de GFP, y publicó su último artículo sobre GFP en 1979. En 1981, después de salir de la Universidad de Princeton para el laboratorio de Biología Marina en Woods Hole, Massachusetts, Shimomura ya no investigó sobre GFP., De 1979 a 1992, muchos investigadores estudiaron varios aspectos de la GFP, incluyendo el uso de la resonancia magnética nuclear para estudiar los aminoácidos de la proteína, el uso de rayos X para estudiar su cristal, y la evolución de la GFP.
a principios de la década de 1990, el biólogo molecular Douglas Prasher,en el laboratorio de Biología Marina, utilizó GFP para diseñar sondas, tecnología que involucra fragmentos de ADN para detectar la presencia de secuencias de nucleótidos. Prasher aisló el ADN complementario (ADNc) del gen Gfp, y publicó la secuencia del gen en 1992.,Después de la publicación de la secuencia de cDNA en 1992, la financiación de Prasher de la Sociedad Americana del cáncer en Atlanta, Georgia, expiró. Cuando solicitó financiación del Instituto Nacional de salud de Estados Unidos en Bethesda,Maryland, el revisor argumentó que la investigación de Prasher carecía de contribuciones a la sociedad. Como Prasher no pudo obtener fondos para apoyar su investigación, dejó el laboratorio de Biología Marina para trabajar para el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos en Massachusetts.,
después de la publicación de Prasher en 1992, muchos científicos intentaron transferir y expresar el gen Gfp en organismos distintos de la medusa usando tecnología recombinante de ADN, y Martin Chalfie fue el primero que tuvo éxito. Chalfie, un profesor de la Universidad de Columbia en Nueva York, Nueva York, estudió el desarrollo del nematodo Caenorhabditiselegans. Chalfie escuchó sobre la proteína GFP en una conferencia, y especuló que la GFP podría facilitar su estudio de la expresión génica en C. elegans., El equipo de Chalfie obtuvo el ADNc del gen Gfp de Prasher e insertó solo la consecuencia de código del gen Gfp primero en la bacteria EscherichiaColi, y luego en C. elegans. Chalfie y su equipo descubrieron que el gen Gfp producía GFP sin enzimas o substratos añadidos en ambos organismos. En 1994, Chalfie publicó su resultsin «Green Fluorescent Protein as a Marker for Gene Expression». La detección de GFP solo necesitaba luz ultravioleta. A partir de entonces, muchos biólogos introdujeron GFP en sus experimentos para estudiar la expresión génica., Satoshi Inouye y Frederick Tsuji en PrincetonUniversity también expresaron Gfp en E. Coli en 1994.
muchos científicos intentaron mutar el gen Gfp para hacer que la proteína resultante reaccionara a longitudes de onda más amplias y emanara diferentes colores. Otros científicos estudiaron diferentes proteínas fluorescentes (FPs). RogerTsien, profesor de la Universidad de California En San Diego, en SanDiego, California, rediseñó el gen Gfp para producir la proteína en diferentes estructuras. Su equipo también rediseñó otros FPs.,Debido a los esfuerzos de Tsien y otros bioingenieros, GFP no solo podía mostrar fluorescencia más brillante, sino que también respondía a una gama más amplia de longitudes de onda, así como emitir casi todos los colores, excepto el rojo.Los hallazgos de Tsien permitieron a los científicos etiquetar múltiples GFPs de colores a diferentes proteínas, células u orgánulos de interés, y los científicos pudieron estudiar la interacción de esas partículas. El FP rojo se hizo disponible en 1999,cuando el equipo de Sergey Lukyanov en el Instituto de Química Bioorgánica semyakin-Ovchinnikov en Moscú, Rusia, descubrió que algunos corales contenían la proteína fluorescente roja, llamada DsRed., Otros laboratorios desarrollaron fluorescentesensores para Calcio, proteasa y otras moléculas biológicas. Desde entonces, los científicos han reportado más de 150 proteínas distintas del tipo GFP en muchas especies.
como el GFP no interfiere con los procesos biológicos cuando se usa en vivo, los biólogos lo usan para estudiar cómo se desarrollan los organismos.Por ejemplo, después de 1994, Chalfie y sus colegas aplicaron GFP en el estudio del desarrollo neuronal de C. elegans., En un documento de 2002, Chalfie y sus colegas describen cómo primero etiquetaron un gen específico involucrado en la percepción táctil en las células neuronales con GFP, y luego observaron la cantidad de fluorescencia emitida por esas células. Debido a que las células mutantes produjeron menos o más GFP que las células normales, la cantidad anormal de producción de fluorescencia indicó el desarrollo anormal de mutantes. Desde entonces, este campo de investigación se expandió a muchos otros organismos, incluyendo moscas de la fruta, ratones y peces Zebra.,
el 10 de diciembre de 2008, la Real Academia sueca de Ciencias otorgó el Premio Noble en química a Tsien, Chalfie y Shimomura por sus descubrimientos en GFP.
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