Green fluorescent protein (GFP) is a protein in thejellyfish aequoreavictoria that exhibits green fluorescence when exposed tolight. A fehérje 238 aminosavat tartalmaz, ezek közül három (65-67 szám)olyan szerkezetet képez, amely látható zöld fluoreszkáló fényt bocsát ki. A medúza, a GFP kölcsönhatásba lép egy másik aequorin nevű fehérjével, amely kék fényt bocsát ki, amikor kalciummal adják hozzá. A biológusok GFPto vizsgálati sejteket használnak embriókban és magzatokban a fejlődési folyamatok során.,
a biológusok a GFP-t marker fehérjeként használják. A GFP egy másik, fluoreszcenciával rendelkező fehérjéhez kapcsolódhat, ami lehetővé teszi a tudósok számára, hogy az adott fehérje szerves szerkezetben jelenjen meg.A Gfp arra a génre utal, amely zöld fluoreszcensproteint termel. A DNS rekombináns technológia alkalmazásával a tudósok kombináljákgfp gént egy másik génhez,amely olyan fehérjét termel, amelyet tanulmányozni akarnak, majd beillesztik a komplexet egy sejtbe. Ha a sejt termeli a zöld fluoreszcenciát, a tudósok arra következtetnek, hogy a sejt kifejezi az arget gént is., Ezenkívül a tudósok GFP-t használnak a specifikus címkézéshezszervezetek, sejtek, szövetek. Mivel a Gfp gén örökölhető, a címkézett entitások deszkendánsai szintén zöld fluoreszcenciát mutatnak.
Edmund N. Harvey, A New Jersey-i Princeton Egyetem professzora kezdeményezte az USA-ban a biolumineszcenciával kapcsolatos tanulmányokat. 1921-ben Harvey leírta, hogy a medúza sárga szövetei bizonyos körülmények között fényesek, például éjszaka, vagy amikor a medúza elektromos árammal stimulálódik., 1955-ben Demorest Davenport a kaliforniai Santa Barbarain Santa Barbara-i Egyetemen, és Joseph Nicol a Plymouth MarineLaboratory-ban, Plymouthban (Anglia) fotoelektromos felvételt és történeti módszereket használt Harvey leírásainak megerősítésére, és azonosította a zöld fluoreszkáló anyagokat az esernyő marginális csatornájában.
ugyanebben az évben Osamu Shimomura kutatási asszisztens lett a Nagoya-i Egyetemen, Japánban, és kristályosította a luciferint, egy fénykibocsátó vegyületet, amelyet a vargulahilgendorfii tengeri szentjánosbogárban találtak., Shimomura 1957-ben tette közzé eredményeit. Harvey egyik hallgatója, Frank H. Johnson biolumineszcenciát tanult a Princeton Egyetemen. Johnson követte Shimomura munkáját, és meghívta őt, hogy dolgozzon az Egyesült Államokban, majd 1960-ban Shimomura megkapta az aFulbright Travel Grant-ot, és Johnsonnal kezdett dolgozni. Rövidenmiután Shimomura megérkezett az USA-ba, Johnson bemutatta az Aequorea Victoria biolumineszcenciáját Shimomurának. Az Egyesült Államokban a medúza csak a nyugati parton él,így Shimomura 1961 nyarán utazott a Washingtoni Egyetem Sanjuan-szigeteki kikötői laboratóriumaiba., Körülbelül 10 000 medúza befogása után Shimomura elvette a zselé kivonatátés szárazjégben megőrizte, hogy 1961 szeptemberében visszahozza Princetonba.
Princetonban Shimomura és kollégái megkezdték a biolumineszcens anyag tisztítását,és megállapították, hogy ez egy fehérje, amit aequorinnak neveztek. Amikor megtisztították az aequorint, ők isfelfedezte egy másik fehérje nyomait, amely zöldfluoreszcenciát mutatott. Shimomura csapata 1962-ben publikálta az “Exraction,Purification, and Properties of Aequorin” című művét., A papír az aequorinról szólt, de egy zöld fehérjét is leírt, amely napfény alatt zöld fluoreszcenciát váltott ki. John W. Hasting ésjames G. Morin, aki később kutatott aequorin, nevezte a proteinas zöld fluoreszkáló fehérje 1971-ben.
Shimomura az aequorinra összpontosított, megtisztította a fehérjét, kristályosította, és tisztázta annak mögöttes szerkezetét. Tanulmányozta a GFP tulajdonságait is, és 1979-ben publikálta utolsó tanulmányát a GFP-ről. 1981-ben, miután elhagyta a Princeton Egyetemet a Tengerbiológiárólaboratórium Woods Hole-ben, Massachusettsben, Shimomura már nem kutatta a GFP-t., 1979 – től 1992-ig számos kutatóa GFP különböző aspektusait tanulmányozta, beleértve a nuklearmágneses rezonancia alkalmazását a fehérje aminosavainak tanulmányozására, a röntgensugarak használatát a kristály tanulmányozására, valamint a GFP fejlődését.
Az 1990-es évek elején Douglas Prasher molekuláris biológus, a Tengerbiológiai laboratóriumban GFP-t használt szondák tervezésére, a DNS-fragmensek felhasználásával a nucleotid szekvenciák jelenlétének kimutatására. Prasher izolálta a Gfp gén komplementer DNS-ét (cDNA), és 1992-ben publikálta a gén szekvenciáját.,A cDNA szekvencia 1992-es közzététele után Prasher finanszírozása aaz Amerikai Rák Társaság Atlantában, Georgia, lejárt. Amikor a Marylandi Bethesdában működő amerikai Nemzeti Egészségügyi Intézet finanszírozására pályázott, a bíráló azzal érvelt, hogy Prasher kutatásai nem vezettek eredményre a társadalom számára. Mivel Prasher nem tudott finanszírozást biztosítani kutatásainak további támogatására, elhagyta a Tengerbiológiai laboratóriumot, hogy az Egyesült Államok Mezőgazdasági Minisztériumának dolgozzon a Massachusetts-ben.,
Prasher 1992-es publikálása után sok tudós megpróbálta a Gfp-gént a rákokon kívüli szervezetekben DNS rekombináns technológiával kifejezni, és Martin Chalfie volt az első, aki sikerrel járt. Chalfie, a Columbia Egyetem professzoraa New York-i New York-ban tanulmányozta a caenorhabditiselegans fonálféreg fejlődését. Chalfie egy előadásban hallott a protein GFP-ről,és arra gondolt, hogy a GFP megkönnyítheti a geneexpresszió tanulmányozását a C. elegans-ban., Chalfie csapata megszerezte a GFP gén cdnáját a Prasher-től, és csak a Gfp gén kódolását illesztette be először az EscherichiaColi baktériumba, majd a C. elegansba. Chalfie és csapata megállapította, hogy a Gfp gén a GFP-t anélkül termelte ki, hogy mindkét szervezetben hozzáadott enzimeket vagy szubstrátumokat tartalmazna. 1994-ben Chalfie közzétette eredményeita “zöld fluoreszkáló fehérje a génexpresszió markereként”. A GFP-nek csak ultraibolya fényre volt szüksége. Ezt követően sokbiológus bevezette a GFP-t kísérleteikbe a geneexpresszió tanulmányozására., Satoshi Inouye és Frederick Tsuji a Princeton Egyetemen 1994-ben szintén Gfp-t fejezett ki E. coliban.
sok tudós megpróbálta mutálni a Gfp gént, hogy az eredményül kapott protein szélesebb hullámhosszra LÉPJEN, és különböző színeket sugározzon. Másoktudósok különböző fluoreszkáló fehérjéket (FPs) vizsgáltak. RogerTsien, professzor a University of California San Diego, SanDiego, Kalifornia, újratervezett gén GFP termelni thetein különböző struktúrákban. Csapata más FPs-eket is újratervezett.,A Tsien és más bioengineerek erőfeszítései miatt a GFP nemcsak a fényesebb fluoreszcenciát gátolhatta meg, hanem a hullámhosszok szélesebb skálájára is reagálhatott, valamint szinte minden színt bocsáthatott ki, kivéve a vöröset.Tsien megállapításai lehetővé tették a tudósok számára, hogy több színes GFP-t jelöljenek különböző fehérjék, sejtek vagy organellák számára, és a tudósok tanulmányozhatják e részecskék kölcsönhatását. A vörös FP lett1999-ben elérhető, amikor Szergej Lukyanov csapata theShemyakin-Ovchinnikov bioorganikus Kémiai Intézet Moszkvában,Oroszországban megállapította, hogy egyes Korallok tartalmazták a dsred nevű vörös fluoreszcensproteint., Más laboratóriumokban fluoreszcensorokat fejlesztettek ki kalcium, proteáz és más biológiai molekulák számára. Azóta a tudósok több mint 150 különálló GFP-szerű proteinről számoltak be sok fajban.
mivel a GFP nem zavarja a biológiai folyamatokat in vivo, a biológusok arra használják, hogy tanulmányozzák az organizmusok fejlődését.Például 1994 után Chalfie és kollégái a GFP-t alkalmaztáka C. elegans neuronfejlődésének vizsgálata., Egy 2002-es tanulmányban Chalfie és kollégái leírják, hogyan címkézték fel először a tapintható érzékelésben részt vevő specifikus gént a neuronsejtekben a GFP-vel, majd megfigyelték az ezek által kibocsátott fluoreszcencia mennyiségét. Mivel a mutáns sejtek kevesebb vagy több GFP-t termeltek, mint a normalcellák, a fluoreszcens termelés abnormális mennyisége a mutánsok abnormális fejlődését jelezte. Azóta ez a kutatási területsok más organizmusra, köztük a gyümölcsösökre, egerekre észebra halakra.,
2008. December 10-én a Svéd Királyi Tudományos Akadémia Kémiai Noble díjat adományozott Tsiennek, Chalfie-nek ésshimomurának a GFP-vel kapcsolatos felfedezéseikért.
Vélemény, hozzászólás?