| Proteina verde fluorescentă | |
|---|---|
| Structura GFB a meduzei Aequorea victoria [1] | |
| Identificatori | |
| Simbol | ZFB, GFP |
| Pfam | PF01353 |
| Clanul Pfam | CL0069 |
| InterPro | IPR011584 |
| SCOP | 1ema |
| SUPERFAMILIE | 1ema |
| Structuri proteice disponibile | |
| Pfam | structurilor |
| PDB | RCSB PDB ; PDBe ; PDBj |
| PDBsum | Model 3D |
| Fișiere media la Wikimedia Commons | |
Proteina fluorescentă verde ( GFP ) este o proteină izolată din meduza Aequorea victoria care are fluorescență în intervalul verde atunci când este iluminată cu lumină de la albastru la ultraviolet. În prezent, gena proteinei este utilizată pe scară largă ca marker luminos în biologia celulară și moleculară pentru a studia expresia proteinelor celulare . Modificările de proteine au fost dezvoltate pentru a fi utilizate în biosenzori . Au fost create animale întregi luminoase (de exemplu, porci ) în care GFB introdus în genom și este moștenit. De asemenea, au fost creați vectori virali care conțin GFB , care fac posibilă introducerea locală a genei dorite în organismul animal și urmărirea proteinei exprimate. În 2008, Osamu Shimomura , Martin Chalfi și Roger Tsien au primit Premiul Nobel pentru Chimie „pentru descoperirea și dezvoltarea proteinei fluorescente verzi GFP”.
Proteina verde fluorescentă este caracterizată de două vârfuri de absorbție la 395 nm (major) și 475 nm (minor) și un vârf de fluorescență la 498 nm. Proteina constă din 238 de aminoacizi cu o greutate moleculară de 26,9 kDa. Proteina este o structură tipică de foaie beta (a se vedea, de exemplu, lipocalină ), formând un „butoi” sau „cilindru” de 11 spire ale secvenței primare, în interiorul căruia se află un fluorofor . Carcasa cilindrului protejează fluoroforul de stingerea fluorescenței sale de către componentele micromediului. În plus, structura internă a moleculei determină reacții de ciclizare specifice ale tripeptidei Ser 65 - Tyr 66 - Gly 67, ceea ce duce la formarea unui fluorofor. Acest proces se numește maturare și include mai multe etape, fiecare formând produse intermediare sau finale cu proprietăți spectrale diferite.
Structura cristalină a proteinei a fost descifrată în 1996 la Laboratorul Remington. Ea a elucidat mecanismul formării fluoroforilor și rolul aminoacizilor din jur. Acest lucru a făcut posibilă obținerea de GFP-uri mutante cu rezistență crescută, fluorescență diferită și alte proprietăți îmbunătățite în comparație cu tipul sălbatic.
Proteina verde fluorescentă a fost izolată împreună cu o altă proteină luminoasă , aequorina, din meduza Aequorea victoria de către Osamu Shimomura , care a venit din Japonia la Universitatea Princeton în 1960 și a început să studieze bioluminiscența meduzei. În anii 1960 și 1970, el a izolat ambele proteine și a studiat mecanismul luminiscenței lor. S-a dovedit că în A. victoria , interacțiunea ionilor de calciu cu equorina determină o luminiscență albastră a proteinei. O parte din această bioluminiscență este transferată la proteina verde fluorescentă, care absoarbe lumina albastră și emite fluorescență verde, rezultând o schimbare în verde a strălucirii meduzei.
Cu toate acestea, utilizarea GFP -urilor în biologia moleculară a început abia în anii 1990. În 1992, Douglas Prasher a clonat și secvențiat ADN -ul proteinei, după care, din cauza lipsei de finanțare, a fost nevoit să închidă proiectul și a trimis ADN-ul rezultat la mai multe laboratoare, inclusiv la laboratorul lui Martin Chalfi . Martin Chalfi a exprimat secvența în Escherichia coli și Caenorhabditis elegans și a publicat rezultatele în Science în 1994 . O lună mai târziu, au fost publicate rezultate independente de la laboratorul lui Frederick Tsuji . S-a dovedit că GFP a adoptat o conformație nativă și a format un fluorofor la temperatura camerei și fără adăugarea de cofactori suplimentari, ceea ce a făcut posibilă utilizarea proteinei ca marker în celulele multor organisme.
Julian Voss-Andreae, un artist de origine germană, specializat în „sculpturi cu proteine”, a creat sculpturi bazate pe structura ZFB, inclusiv „Green Fluorescent Protein” (2004) de 1,7 m înălțime și „Steel jellyfish (2006) de 1,4 m înălțime”. Acesta din urmă a fost instalat la stația biologică a laboratoarelor Friday Harbor de la Universitatea din Washington (Universitatea din Washington), unde în 1962 Osama Shimomura a descoperit ZFB.