Зеленый флуоресцентный белок (GFP) является белок что происходит естественно в медузаЭкворея Виктория. Очищенный белок выглядит желтым при обычном освещении, но ярко-зеленым при солнечном или ультрафиолетовом освещении. Белок поглощает энергетический синий и ультрафиолетовый свет и излучает его как зеленый свет с более низкой энергией. через флуоресценцию. Белок используется в молекулярной и клеточной биологии в качестве маркера. Когда это введено в генетический код клеток и организмов, это наследуемо. Это сделало белок не только полезным для науки, но и заинтересованным в создании трансгенных организмов, таких как флуоресцентные домашние рыбы.
Хрустальная медуза, Экворея Викторияэто оба биолюминесцентный (светится в темноте) и флуоресцентный (светятся в ответ на ультрафиолетовый свет). Небольшие фотоорганы, расположенные на зонте медузы, содержат люминесцентный белок экворин, который катализирует реакцию с люциферином, чтобы выпустить свет. Когда экворин взаимодействует с Са2+ ионы, синий свет производится. Синий свет обеспечивает энергию, чтобы заставить GFP светиться зеленым.
Осаму Шимомура провел исследование биолюминесценции A. Виктория в 1960-х гг. Он был первым человеком, который изолировал GFP и определил часть белка, ответственную за флуоресценцию. Шимомура отрезал светящиеся кольца от миллион медуз и сжимал их через марлю, чтобы получить материал для своего исследования. Хотя его открытия привели к лучшему пониманию биолюминесценции и флуоресценции, этот зеленый флуоресцентный белок дикого типа (GFP) было слишком трудно получить, чтобы иметь много практического применения. В 1994 году GFP был клонированный, делая его доступным для использования в лабораториях по всему миру. Исследователи нашли способы улучшить исходный белок, чтобы он светился другими цветами, светился ярче и особым образом взаимодействовал с биологическими материалами. Огромное влияние белка на науку привело к Нобелевской премии по химии 2008 года, присуждаемой Осаму Shimomura, Marty Chalfie и Roger Tsien за «открытие и разработку зеленого флуоресцентного белка, GFP «.
Никто на самом деле не знает функцию биолюминесценции или флуоресценции в кристаллическом желе. Роджер Циен, американский биохимик, который получил Нобелевскую премию по химии 2008 года, предположил, что медуза может быть в состоянии изменить цвет своей биолюминесценции от изменения давления изменения его глубина Однако популяция медуз в пятницу Гавань, штат Вашингтон, потерпела крах, что затрудняет изучение животного в естественной среде обитания.
В то время как важность флуоресценции для медузы неясна, эффект, который белок имел на научные исследования, ошеломляет. Небольшие флуоресцентные молекулы, как правило, токсичны для живых клеток и негативно влияют на воду, что ограничивает их использование. GFP, с другой стороны, может использоваться для наблюдения и отслеживания белков в живых клетках. Это делается путем присоединения к ген для GFP к гену белка. Когда белок находится в клетке, к нему прикрепляется флуоресцентный маркер. Свет от клетки заставляет белок светиться. Флуоресцентная микроскопия используется для наблюдения, фотографирования и съемки живых клеток или внутриклеточных процессов, не мешая им. Техника работает, чтобы отследить вирус или бактерии, поскольку они заражают клетку или маркировать и отслеживать раковые клетки. Короче говоря, клонирование и очистка GFP позволили ученым исследовать микроскопический живой мир.
Улучшения в GFP сделали его полезным в качестве биосенсора. Модифицированные белки как действуют молекулярные машины, которые реагируют на изменения в pH или концентрация ионов или сигнал, когда белки связываются друг с другом. Белок может сигнализировать о включении / выключении, независимо от того, флуоресцирует ли он или может излучать определенные цвета в зависимости от условий.
Научные эксперименты - не единственное использование зеленого флуоресцентного белка. Художник Джулиан Восс-Андреа создает белковые скульптуры на основе бочкообразной структуры GFP. Лаборатории включили GFP в геном разнообразных животных, некоторые для использования в качестве домашних животных. Yorktown Technologies стала первой компанией по продаже флуоресцентных рыбок данио под названием GloFish. Ярко окрашенные рыбы были первоначально разработаны для отслеживания загрязнения воды. Другие флуоресцентные животные включают мышей, свиней, собак и кошек. Флуоресцентные растения и грибы также доступны.