Zöld fluoreszcens fehérje tények

A zöld fluoreszcens protein (GFP) a fehérje ami természetesen előfordul a medúzaAequorea victoria. A tisztított fehérje a normál megvilágításnál sárgának tűnik, ám napfény vagy ultraibolya fényben világossá válik. A fehérje elnyeli az energikus kék és ultraibolya fényt, és alacsonyabb energiájú zöld fényként bocsátja ki fluoreszcencia útján. A fehérjét a molekuláris és a sejtbiológiában markerként használják. Amikor beviszik a sejtek és az organizmusok genetikai kódjába, örökölhető. Ez nemcsak a tudomány számára hasznosá tette a fehérjét, hanem a transzgenikus organizmusok, például a fluoreszkáló házi halak előállításában is.

A kristály medúza, Aequorea victoria, mindkettő biolumineszcens (sötétben világít) és fluoreszkáló (izzó a ultraibolya fény). A kisméretű fotószervek a medúza esernyőjén tartalmazzák a lumineszcens fehérjeequorinot, amely katalizálja a luciferinnel történő reakciót a fény felszabadítása érdekében. Amikor azequorin kölcsönhatásba lép Ca-val2+ ionok, kék fény keletkezik. A kék fény energiát szolgáltat ahhoz, hogy a GFP zölden világossá váljon.

instagram viewer

Osamu Shimomura kutatást folytatott a A. victoria az 1960-as években. Ő volt az első személy, aki izolálta a GFP-t, és meghatározta a protein azon részét, amely felelős a fluoreszcenciaért. Shimomura levágta az izzó gyűrűket egy millió medúzát, és gézzel átpréselte őket, hogy megkapja az anyagot a tanulmányához. Miközben felfedezései a biolumineszcencia és a fluoreszcencia jobb megértéséhez vezettek, ezt a vad típusú zöld fluoreszcens proteint (GFP) túl nehéz volt elérni ahhoz, hogy sok gyakorlati alkalmazásra kerülhessen. 1994-ben a GFP volt klónozott, elérhetővé téve a laboratóriumokban a világ minden tájáról. A kutatók megtalálják az eredeti fehérje javításának módjait, hogy más színekben ragyogjanak, világosabbá váljanak, és meghatározott módon kölcsönhatásba lépjenek a biológiai anyagokkal. A protein hatalmas hatása a tudományra vezette a 2008. évi Nobel-díjat, amelyet Osamu adományozott Shimomura, Marty Chalfie és Roger Tsien a "zöld fluoreszcens fehérje felfedezéséért és fejlesztéséért", GFP-t.”

Valójában senki sem ismeri a biolumineszcencia vagy a fluoreszcencia funkcióját a kristályzselében. Roger Tsien, az amerikai biokémikus, aki megosztotta a 2008-as kémiai Nobel-díjat, spekulálta a A medúza képes lehet megváltoztatni biolumineszcenciájának színét a változás nyomásváltozása alapján mélysége. A washingtoni Friday Harbor medúzapopulációja azonban összeomlást szenvedett, ami megnehezítette az állat természetes élőhelyében való tanulmányozását.

Noha a fluoreszcencia jelentősége a medúza szempontjából nem tisztázott, a fehérje tudományos kutatásokra gyakorolt ​​hatása megdöbbentő. A kis fluoreszcens molekulák általában mérgezőek az élő sejtekre, és negatívan befolyásolják a víz, korlátozva ezek használatát. A GFP viszont felhasználható az élő sejtekben levő fehérjék megfigyelésére és nyomon követésére. Ez a csatlakozással történik gén a fehérje génjének GFP-jére. Amikor a fehérjét egy sejtben állítják elő, a fluoreszcens marker hozzákapcsolódik. A sejt fényének ragyogása révén a fehérje világít. Fluoreszcencia mikroszkópia az élő sejtek vagy az intracelluláris folyamatok megfigyelésére, fényképezésére és filmzésére használják anélkül, hogy beleavatkozna hozzájuk. Ez a módszer egy vírus vagy baktérium nyomon követésére szolgál, amikor egy sejt megfertőződik, vagy a rákos sejtek címkézésére és nyomon követésére szolgál. Dióhéjban a GFP klónozása és finomítása lehetővé tette a tudósok számára, hogy megvizsgálják a mikroszkopikus élővilágot.

A GFP fejlesztései bioszenzorként hasznosá tették. A módosított fehérjék molekuláris gépekként működnek, amelyek reagálnak a betegségben bekövetkező változásokra pH vagy ionkoncentráció vagy jel, amikor a fehérjék kötődnek egymáshoz. A fehérje ki- és bekapcsolhatja azáltal, hogy fluoreszkál, vagy adott körülményektől függően bizonyos színeket bocsát ki.

A tudományos kísérletek nem csak a zöld fluoreszcens fehérjék használatát jelentik. Julian Voss-Andreae művész fehérje szobrokat készít a GFP hordó alakú szerkezete alapján. A laboratóriumok beépítették a GFP-t különféle állatok genomjába, néhányat háziállatokként való felhasználásra. A Yorktown Technologies lett az első olyan cég, amely GloFish néven forgalmazta a fluoreszcens zebrahalot. Az élénk színű halakat eredetileg a vízszennyezés nyomon követésére fejlesztették ki. Egyéb fluoreszkáló állatok lehetnek egerek, sertések, kutyák és macskák. Fluoreszkáló növények és gombák szintén rendelkezésre állnak.

instagram story viewer