Pfam | PF01353 |
---|---|
Klan Pfam | CL0069 |
InterPro | IPR011584 |
SCOP | 1st |
NADRODZINA | 1st |
Zielone białko fluorescencyjne (w skrócie GFP The angielski „ zielone białko fluorescencyjne ”) jest białkiem , który ma właściwość emitowania fluorescencji kolor zielony . Pochodzące z meduzy ( Aequorea victoria ), białko to jest samoistnie fluorescencyjne pod wpływem działania enzymu, aekoreiny, lucyferazy działającej w obecności wapnia. Jego gen można połączyć in vitro z genem białka, które chce się badać. Gen rekombinowany jest następnie ponownie wprowadzane do komórek lub zarodek , który następnie syntezy białka fuzyjnego , który jest potem fluorescencyjne. Można go wtedy obserwować np. za pomocą mikroskopu fluorescencyjnego . Metoda ta umożliwia badanie białek w ich naturalnym środowisku: żywej komórce. Odkrycie i zastosowanie PFM zostało ukoronowane Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii przyznaną Osamu Shimomura , Martinowi Chalfie i Rogerowi Tsienowi .8 października 2008.
GFP został po raz pierwszy opisany w 1962 roku . Składa się z 238 aminokwasów o masie cząsteczkowej około 27 kDa. Chromofor (centrum aktywne odpowiedzialne fluorescencji) składa się z łańcuchów bocznych glicyny , a tyrozyny i seryny .
Niezmodyfikowany GFP, zwany dzikim ( GFP typu dzikiego , wGFP) ma dwa maksima wzbudzenia. Pierwszy występuje przy długości fali 395 nm (światło UV), drugi przy 475 nm (światło niebieskie). Maksymalna długość fali emisji wynosi 504 nm . Jest również fotopobudliwy, co oznacza, że intensywność emitowanej fluorescencji jest wzmacniana przez ekspozycję na fotony ultrafioletowe, cechę traconą w większości produkowanych później wariantów.
Obecnie istnieją różne warianty GFP, które uzyskano poprzez modyfikację go za pomocą inżynierii genetycznej. Istnieją również inne białka fluorescencyjne z organizmów innych niż A. Victoria :
Wykazano , że GFP w fuzji z białkiem może wspomagać fałdowanie tego ostatniego podczas ekspresji genów .
Zielone białko fluorescencyjne może być użyte jako gen reporterowy . W połączeniu z interesującym genem umożliwia bezpośrednią obserwację ekspresji tego genu w komórce w mikroskopii fluorescencyjnej . Gen kodujący białko GFP jest włączany do genomu organizmu, w regionie genu, który koduje białko będące przedmiotem zainteresowania i który w ten sposób będzie kontrolowany przez tę samą sekwencję regulatorową. W komórkach, w których gen będzie eksprymowany i białko będące przedmiotem zainteresowania zostanie zsyntetyzowane w tym samym czasie. Zatem komórki te staną się fluorescencyjne, podczas gdy te, które nie wyrażają interesującego genu, pozostaną obojętne w świetle mikroskopii fluorescencyjnej .
Obserwacja GFP jest nieinwazyjna: można ją obserwować bezpośrednio oświetlając próbkę światłem o określonej długości fali. Ponadto GFP jest stosunkowo małą i obojętną cząsteczką, która wydaje się nie oddziaływać z żadnym interesującym procesem biologicznym. Ponieważ GFP jest monomerem , może szybko dyfundować przez komórki. Stosowane przed GFP geny reporterowe, takie jak beta-galaktozydaza, polegały na „utrwalaniu” (uśmiercaniu) organizmu lub komórek w taki sposób, aby można je było obserwować, podczas gdy GFP akumuluje się w żywych komórkach w czasie rzeczywistym, co pozwala obserwować zmiany ekspresji podczas eksperyment. Ponadto umożliwia pomiar zmienności między osobnikami (komórkami) w próbie. Wreszcie, PFM jest dziedziczny.
Odkrycie GFP i jego pochodnych białek głęboko zmieniło mikroskopię fluorescencyjną i jej zastosowanie w biologii komórki. Podczas gdy większość małych cząsteczek fluorescencyjnych, takich jak fluoresceina, jest wysoce toksyczna, gdy jest stosowana w żywych komórkach, białka fluorescencyjne, takie jak GFP, są znacznie mniej niebezpieczne, gdy są oświetlone w próbce. To zapoczątkowało rozwój zautomatyzowanych systemów monitorowania ekspresji innych białek, których geny zostały połączone z genami GFP lub innych podobnych białek. Ta technika może być stosowana in vitro lub in vivo .
Nowe linie szczurów transgenicznych GFP są wykorzystywane do badań w terapii genowej , a także w medycynie regeneracyjnej. Dzieje się tak, ponieważ większość komórek znakowanych genem reporterowym wywołuje odpowiedź immunologiczną po wprowadzeniu do gospodarza. Linie szczurze, które wyrażają GFP na wysokim poziomie we wszystkich swoich komórkach, mogą służyć jako źródło komórek do wprowadzenia do innego gospodarza, co jest mniej prawdopodobne, aby spowodować odrzucenie. GFP jest również szeroko stosowany w badaniach nad rakiem, do oznaczania i śledzenia komórek rakowych. Komórki te zostały wykorzystane do modelowania przerzutów, procesu, w którym komórki rakowe rozprzestrzeniają się na inne narządy.
Julian Voss-Andreae , o niemiecko- urodzony artysta specjalizujący się w „białko” rzeźb, wykonanych rzeźb opartych na strukturze GFP, w tym 1.70m wysoki rzeźby zatytułowanej Zielona Fluorescent Protein (2004) i Stali Jellyfish rzeźby (2006), 1,40 m wysokie . Ten ostatni jest zainstalowany w Friday Harbor Laboratories na Uniwersytecie Waszyngtońskim, gdzie GFP został odkryty przez Shimomurę w 1962 roku.
Eduardo Kac , artysta wykorzystujący PFM w swoich pracach BioArt.