Green fluorescent protein (GFP) jest białkiem w aequoreavictoria Jellyfish, które wykazuje zieloną fluorescencję po ekspozycji na światło. Białko zawiera 238 aminokwasów, z których trzy (numery od 65 do 67)tworzą strukturę emitującą widoczne Zielone światło fluorescencyjne. Meduza, GFP wchodzi w interakcję z innym białkiem, zwanym aequoriną, które emituje niebieskie światło po dodaniu wapnia. Biolodzy używają komórek badawczych GFPto w zarodkach i płodach podczas rozwojuprocesy.,
biolodzy używają GFP jako białka markerowego. GFP może przyłączać się do innego białka i znakować je fluorescencją, umożliwiając naukowcom zobaczenie obecności danego białka w strukturze organicznej.Gfp odnosi się do genu, który wytwarza zieloną fluorescentprotein. Wykorzystując technologię rekombinacji DNA, naukowcy łączą Gen GFP z innym genem, który wytwarza białko, które chcą zbadać, a następnie wstawiają kompleks do komórki. Jeśli komórka wytwarza zieloną fluorescencję, naukowcy wnioskują, że komórka również wyraża Gen., Ponadto naukowcy używają GFP do znakowania specyficznychorganizmy, komórki, tkanki. Jak gen Gfp jest dziedziczny, thedescants oznakowanych podmiotów również wykazują zieloną fluorescencję.
Edmund N. Harvey, profesor Uniwersytetu Princeton w Princeton w stanie New Jersey, zainicjował badania nad bioluminescencją w Stanach Zjednoczonych. W 1921 Harvey opisał żółte tkanki w parasolce meduzy jako świecące w szczególnych warunkach, takich jak noc lub kiedy Meduza jest stymulowana elektrycznością., W 1955 roku Demorest Davenport z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbarain Santa Barbara w Kalifornii i Joseph Nicol z Plymouth MarineLaboratory w Plymouth w Anglii zastosowali fotoelektryczne metody zapisu ihistologii, aby potwierdzić opisy Harveya i zidentyfikowali zielone materiały fluorescencyjne w kanale marginalnym parasola.
w tym samym roku Osamu Shimomura został asystentem badawczym na Uniwersytecie Nagoya w Nagoi w Japonii i wykrystalizował lucyferynę, związek emitujący światło znaleziony w morzu-świetlika Vargulahilgendorfii., Shimomura opublikował swoje wyniki w 1957 roku. Jeden ze studentów Harveya, Frank H. Johnson, studiował bioluminescencję na Uniwersytecie Princeton. Johnson podążał za pracą Shimomury i zaprosił go do pracy w USA, aw 1960 roku Shimomura otrzymał stypendium Fulbright Travel Grant i rozpoczął współpracę z Johnsonem. Krótko po przybyciu Shimomury do USA Johnson wprowadził bioluminescencję Aequorea Victoria do Shimomury. W Stanach Zjednoczonych meduzy żyją tylko na zachodnim wybrzeżu, więc latem 1961 roku Shimomura udał się do laboratoriów portowych Uniwersytetu Waszyngtońskiego na wyspie SanJuan w stanie Waszyngton., Po złapaniu około 10 000 meduz, Shimomura wziął ekstrakty z meduzy i zakonserwował je w suchym lodzie, aby przywieźć je z powrotem do Princeton we wrześniu 1961 roku.
w Princeton Shimomura i jego współpracownicy zaczęli oczyszczać substancję bioluminescencyjną i odkryli, że jest to białko, które nazwali aequoriną. Kiedy oczyścili aequorinę, również odkryli ślady innego białka, które wykazało greenfluorescencję. Zespół Shimomura opublikował wyniki w „Exraction, Purification, and Properties of Aequorin” w 1962 roku., Praca dotyczyła aequoriny, ale opisywała również zielone białko, które zahamowało zieloną fluorescencję pod wpływem światła słonecznego. John W. Hasting i James G. Morin, którzy później badali aequorinę, nazwali białkiem zielone fluorescencyjne białko w 1971 roku.
Shimomura skupiła się na aequorinie, oczyściła białko, krystalizowała i wyjaśniła jego podstawową strukturę. Badał również zasady GFP, a w 1979 opublikował swoją ostatnią pracę na temat GFP. W 1981 roku, po opuszczeniu Princeton University w Woods Hole, Massachusetts, Shimomura nie prowadził już badań nad GFP., W latach 1979-1992 wielu badaczy badało różne aspekty GFP, w tym wykorzystanie rezonansu Nuklearmagnetycznego do badania aminokwasów białka, wykorzystanie promieni rentgenowskich do badania jego Kryształu i ewolucję GFP.
na początku lat dziewięćdziesiątych, biolog molekularny Douglas Prasher,w Laboratorium Biologii Morskiej, używał GFP do projektowania sond, technologii wykorzystującej fragmenty DNA do wykrywania obecności sekwencji nukleotydowych. Prasher wyizolował komplementarne DNA (cDNA)genu Gfp i opublikował sekwencję genu w 1992 roku.,Po publikacji sekwencji cDNA w 1992 roku, fundusze Prashera z American Cancer Society w Atlancie w stanie Georgia wygasły. Kiedy ubiegał się o dofinansowanie z amerykańskiego Narodowego Instytutu Zdrowia w Bethesda w stanie Maryland,recenzent twierdził, że badania Prashera nie przynosiły korzyści społeczeństwu. Ponieważ Prasher nie był w stanie zapewnić dalszego finansowania swoich badań, opuścił Marine BiologyLaboratory, aby pracować dla amerykańskiego Departamentu Rolnictwa wmassachusetts.,
po publikacji Prashera w 1992 r., wielu naukowców próbowało przetransferować i wyrazić Gen Gfp w organizmach innych niż ryby z wykorzystaniem technologii rekombinacji DNA, a Martin Chalfie był pierwszym, któremu się to udało. Chalfie, profesor Uniwersytetu Columbia w Nowym Jorku, badał rozwój nicienia Caenorhabditiselegans. Chalfie usłyszał o białku GFP na wykładzie i spekulował, że GFP może ułatwić jego badanie ekspresji genu u C. elegans., Zespół chalfiego uzyskał cDNA genu Gfp od Prashera i wstawił tylko kodowanie genu Gfp najpierw do bakterii EscherichiaColi, a następnie do C. elegans. Chalfie i jego zespół odkryli, że Gen Gfp produkuje GFP bez dodatku enzymów lubsubstrates w obu organizmach. W 1994 Chalfie opublikował swoje wyniki „Green Fluorescent Protein as a Marker for Gene Expression”. Wykrycie GFP potrzebne tylko światło ultrafioletowe. Później wielu biologów wprowadziło GFP do swoich eksperymentów, aby zbadać ekspresję genu., Satoshi Inouye i Frederick Tsuji z PrincetonUniversity również wyrazili Gfp w E. Coli w 1994.
wielu naukowców próbowało zmutować Gen Gfp, aby powstały proteinreact do szerszych długości fal i emanować różnymi kolorami. Inni naukowcy badali różne białka fluorescencyjne (FPs). RogerTsien, profesor Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego, w SanDiego, Kalifornia, reengineered Gen Gfp produkować theprotein w różnych strukturach. Jego zespół stworzył również inne FPs.,Ze względu na wysiłki Tsiena i innych bioinżynierów, GFP nie mógł tylko emitować jaśniejszej fluorescencji, ale także reagować na szerszy zakres długości fali, a także emitować prawie wszystkie kolory, z wyjątkiem czerwonego.Odkrycia tsiena umożliwiły naukowcom oznaczanie wielu kolorowych GFP różnymi białkami, komórkami lub organelami interesującymi, a naukowcy mogli badać interakcje tych cząstek. Czerwony FP stał siędostępny w 1999 roku,kiedy zespół Siergieja Łukjanowa w Instytucie Chemii Bioorganicznej im. shemyakina-Ovchinnikova w Moskwie w Rosji odkrył, że niektóre Korale zawierają czerwoną fluorescentproteinę, zwaną DsRed., Inne laboratoria opracowały fluorescencyjne Czujniki dla wapnia, proteazy i innych cząsteczek biologicznych. Od tego czasu naukowcy zgłosili ponad 150 różnych protein podobnych do GFP u wielu gatunków.
ponieważ GFP nie ingeruje w procesy biologiczne podczas stosowania vivo, biolodzy używają go do badania rozwoju organizmów.Na przykład po 1994 roku Chalfie i jego współpracownicy zastosowali GFP w badaniu rozwoju neuronów C. elegans., W artykule z 2002 roku Chalfie i jego współpracownicy opisali, jak najpierw oznaczyli specyficzny gen zaangażowany w percepcję dotykową w komórkach neuronów za pomocą GFP, a następnie zaobserwowali ilość fluorescencji emitowanej przez te komórki. Ponieważ zmutowane komórki produkowały mniej lub więcej GFP niż normalcells, nieprawidłowa ilość fluorescencji produkcji wskazywała theabnormalny rozwój mutantów. Od tego czasu ta dziedzina badańzastąpiła się wielu innym organizmom, w tym muchomorom, myszom i rybom.,
w dniu 10 grudnia 2008 r.Królewska Szwedzka Akademia Nauk przyznała nagrodę Nobla w dziedzinie chemii Tsienowi, Chalfie i shimomurze za odkrycia na GFP.
Dodaj komentarz