grönt fluorescerande protein (GFP) är ett protein i jellyfish AequoreaVictoria som uppvisar grön fluorescens när den utsätts för ljus. Proteinet har 238 aminosyror, tre av dem (nummer 65 till 67)bildar en struktur som avger synligt grönt fluorescerande ljus. Inde maneter interagerar GFP med ett annat protein, kallat aequorin,som avger blått ljus när det tillsätts med kalcium. Biologer använder GFPto-studieceller i embryon och foster under utvecklingsprocesser.,
biologer använder GFP som ett markörprotein. GFP kan fästa vid ochmarkera ett annat protein med fluorescens, vilket gör det möjligt för forskare att seförekomsten av det specifika proteinet i en organisk struktur.GFP avser genen som producerar grön fluorescentprotein. Med hjälp av DNA rekombinant teknik kombinerar forskaregfp-genen till en annan gen som producerar ett protein som de vill studera, och sedan sätter de in komplexet i en cell. Om cellen producerarden gröna fluorescensen, forskare drar slutsatsen att cellen uttrycker målgenen också., Dessutom använder forskare GFP för att märka specifikaceller, celler, vävnader. Som GFP-genen är heritable, descendanter av märkta enheter uppvisar också grön fluorescens.
Edmund N. Harvey, professor vid Princeton University inPrinceton, New Jersey, inledde studierna om bioluminescens i USA. År 1921 beskrev Harvey de gula vävnaderna i paraplyerna av maneter som lysande under särskilda förhållanden, t.ex. nattetid eller när maneten stimuleras med elektricitet., I 1955,Demorest Davenport vid University of California i Santa Barbarain Santa Barbara, Kalifornien, och Joseph Nicol i Plymouth MarineLaboratory i Plymouth, England, används fotoelektriska inspelning andhistological metoder för att bekräfta Harvey ’ s beskrivningar och theyidentified den gröna fluorescerande material i det marginella canal fattat paraply.
samma år blev Osamu Shimomura en forskningsassistent vidnagoya University i Nagoya, Japan, och han kristalliserade luciferin, en ljusavgivande förening som hittades i havet-firefly Vargulahilgendorfii., Shimomura publicerade sina resultat 1957. En av Harveys studenter, Frank H. Johnson, studerade bioluminescens vidprinceton University. Johnson följde Shimomuras arbete och uppmanadehonom att arbeta i USA, och 1960 fick Shimomura aFulbright Travel Grant och började arbeta med Johnson. Kort efter att Shimomura anlände till USA introducerade Johnson bioluminescensen av Aequorea Victoria till Shimomura. I USA bor maneter bara på västkusten, så Shimomura reste tillfriday Harbor Laboratories vid University of Washington i SanJuan Island, Washington, under sommaren 1961., Efter fångningca 10.000 maneter, Shimomura tog extrakt av maneter och bevarade den i torris för att föra den tillbaka till Princeton inSeptember av 1961.
vid Princeton började Shimomura och hans kollegor att renabioluminescent substans, och de fann att det var ett protein, som de kallade aequorin. När de renade aequorin, de ocksåupptäckte spår av ett annat protein, vilket visade grönfluorescens. Shimomuras team publicerade resultaten i” Exraktion,rening och egenskaper hos Aequorin ” 1962., Papperet var om aequorin, men det beskrev också ett grönt protein, vilkethämmade grön fluorescens under solljus. John W. Hasting andJames G. Morin, som senare undersökte aequorin, kallade proteinas green fluorescerande protein 1971.
Shimomura fokuserade på aequorin, renade proteinet, kristalliserade och belyste dess underliggande struktur. Han studerade också GFP: s egenskaper och publicerade sin sista uppsats om GFP 1979. In1981, efter att ha lämnat Princeton University för den Marina BiologyLaboratory i Woods Hole, Massachusetts, Shimomura inte forskning på GFP längre., Från 1979 till 1992, många forskarestuderade olika aspekter av GFP, inklusive användningen av Nuklearmagnetisk resonans för att studera proteinets aminosyror, användningen av röntgenstrålar för att studera dess kristall och utvecklingen av GFP.
i början av 1990-talet använde molekylärbiologen Douglas Prasher, vid Marinbiologilaboratoriet,GFP för att konstruera sonder, ateknik med fragment av DNA för att detektera närvaron av nukleotidsekvenser. Prasher isolerade det kompletterande DNA (cDNA)av GFP-genen, och han publicerade sekvensen av genen 1992.,Efter publiceringen av cDNA-sekvensen 1992 löpte Prashers finansiering från theAmerican Cancer Society i Atlanta, Georgia ut. När han appliedfor finansiering från det AMERIKANSKA National Institute of Health i Bethesda,Maryland, recensent menade att Prasher forskning lackedcontributions till samhället. Eftersom Prasher inte kunde säkra finansiering för att stödja sin forskning ytterligare, lämnade han Marinbiologinaboratoriet för att arbeta för USA: s jordbruksdepartement iMassachusetts.,
Efter Prashers publicering 1992 försökte många forskare attöverföra och uttrycka Gfp-genen i andra organismer änjellyfish med hjälp av DNA rekombinant teknik, och Martin Chalfie var den första som lyckades. Chalfie, Professor vid Columbia Universityi New York, New York, studerade utvecklingen av nematoden Caenorhabditiselegans. Chalfie hörde om proteinet GFP i en föreläsning, och han spekulerade att GFP skulle kunna underlätta sin studie av geneexpression i C. elegans., Chalfies team erhöll cDNA avgenen GFP från Prasher och införde endast kodningsekvensen av GFP-genen först i bakterien escherichiacoli och sedan i C. elegans. Chalfie och hans team fann att Gfp-genen producerade GFP utan tillsatta enzymer ellersubstrat i båda organismerna. År 1994 publicerade Chalfie sitt resultatpå ”grönt fluorescerande Protein som en markör för genuttryck”. Detektion av GFP behövde bara ultraviolett ljus. Därefter introducerade mångabiologer GFP i sina experiment för att studera geneexpression., Satoshi Inouye och Fredrik Tsuji på PrincetonUniversity också uttryckt Gfp i E. Coli 1994.
många forskare försökte mutera GFP-genen för att göra den resulterande proteinreagera till bredare våglängder och utstråla olika färger. Andraforskare studerade olika fluorescerande proteiner (FPs). RogerTsien, professor vid University of California i San Diego, i SanDiego, Kalifornien, omarbetade genen för Gfp att producera theprotein i olika strukturer. Hans lag återupptog också andra FPs.,På grund av tsiens och andra bioengineers ansträngningar kunde GFP inte barautbjuda ljusare fluorescens, utan också svara på ett bredare spektrum avavelengths, liksom avger nästan alla färger, förutom rött.Tsiens fynd gjorde det möjligt för forskare att märka flera färgade GFPs tillolika proteiner, celler eller organeller av intresse, och forskarekunde studera samspelet mellan dessa partiklar. Röd FP becameavailable 1999, när Sergey Lukyanov team på theShemyakin-Ovchinnikov Institutet för Bioorganisk Kemi i Moskva,Ryssland, fann att vissa koraller som finns röda fluorescentprotein, som kallas DsRed., Andra laboratorier utvecklade fluorescentsorer för kalcium, proteas och andra biologiska molekyler. Sedan dess har forskare rapporterat mer än 150 distinkta GFP-likeproteiner hos många arter.
eftersom GFP inte stör biologiska processer när de används vivo använder biologer det för att studera hur organismer utvecklas.Till exempel, efter 1994, tillämpade Chalfie och hans kollegor GFP istudien av Neuron-utvecklingen av C. elegans., I ett 2002papper beskriver Chalfie och hans kollegor hur de först märkta aspecific gen som är involverade i taktil uppfattning i neuronceller withGFP, och observerade sedan mängden fluorescens som emitteras av thosecells. Eftersom mutantceller producerade mindre eller mer GFP än normalceller, indikerade den onormala mängden fluorescensproduktion den onormala utvecklingen av mutanter. Sedan dess har detta forskningsområdeexpanderas till många andra organismer, inklusive fruktflugor, möss ochzebrafisk.,
den 10 December 2008 gav Kungliga Vetenskapsakademien Noble Prize in Chemistry till Tsien, Chalfie, andShimomura för sina upptäckter på GFP.
Lämna ett svar