| Vihreä fluoresoiva proteiini | |
|---|---|
| Meduusan Aequorea victorian GFB:n rakenne [1] | |
| Tunnisteet | |
| Symboli | ZFB, GFP |
| Pfam | PF01353 |
| Pfam- klaani | CL0069 |
| Interpro | IPR011584 |
| SCOP | 1ema |
| SUPERPERHE | 1ema |
| Saatavilla olevat proteiinirakenteet | |
| Pfam | rakenteet |
| ATE | RCSB ATE ; PDBe ; ATEj |
| ATE-summa | 3D malli |
| Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa | |
Vihreä fluoresoiva proteiini ( GFP ) on proteiini , joka on eristetty meduusasta Aequorea victoria , joka fluoresoi vihreällä alueella, kun se valaistaan valolla sinisestä ultraviolettivaloon. Tällä hetkellä proteiinigeeniä käytetään laajalti valomarkkerina solu- ja molekyylibiologiassa soluproteiinien ilmentymisen tutkimiseen. Proteiinimuunnoksia on kehitetty käytettäväksi biosensoreissa . On luotu kokonaisia valoisia eläimiä (esimerkiksi sikoja ), joissa ZFB on siirretty genomiin ja periytyy. On myös luotu GFB :tä sisältäviä virusvektoreita , jotka mahdollistavat halutun geenin paikallisen viemisen eläinorganismiin ja ilmentyneen proteiinin jäljittämisen. Vuonna 2008 Osamu Shimomura , Martin Chalfi ja Roger Tsien saivat Nobelin kemian palkinnon "vihreän fluoresoivan proteiinin GFP:n löytämisestä ja kehittämisestä".
Vihreälle fluoresoivalle proteiinille on tunnusomaista kaksi absorptiohuippua aallonpituudella 395 nm (suuri) ja 475 nm (vähäinen) ja fluoresenssihuippu 498 nm:ssä. Proteiini koostuu 238 aminohaposta, joiden molekyylipaino on 26,9 kDa. Proteiini on tyypillinen beetalevyrakenne (katso esimerkiksi lipokaliini ), joka muodostaa primäärisekvenssin 11 kierroksen "tynnyrin" tai "sylinterin", jonka sisällä on fluorofori . Sylinterin kuori suojaa fluoroforia sen fluoresenssin sammumiselta mikroympäristön komponenttien vaikutuksesta. Lisäksi molekyylin sisäinen rakenne aiheuttaa Ser 65 - Tyr 66 - Gly 67 tripeptidin spesifisiä syklisaatioreaktioita, jotka johtavat fluoroforin muodostumiseen. Tätä prosessia kutsutaan kypsytykseksi ja se sisältää useita vaiheita, joista jokainen muodostaa väli- tai lopputuotteita, joilla on erilaiset spektriominaisuudet.
Proteiinin kiderakenne selvitettiin vuonna 1996 Remingtonin laboratoriossa. Hän selvitti fluoroforien muodostumismekanismia ja ympäröivien aminohappojen roolia. Tämä mahdollisti mutanttien GFP :n saamisen , joilla on lisääntynyt vastustuskyky, erilainen fluoresenssi ja muut paremmat ominaisuudet verrattuna villityyppiin.
Osamu Shimomura , joka tuli Japanista Princetonin yliopistoon vuonna 1960 ja alkoi tutkia meduusan bioluminesenssia , eristi vihreän fluoresoivan proteiinin yhdessä toisen valovoimaisen proteiinin , aequoriinin, kanssa meduusasta Aequorea victoria . 1960- ja 1970-luvuilla hän eristi molemmat proteiinit ja tutki niiden luminesenssin mekanismia. Kävi ilmi, että A. victoriassa kalsiumionien vuorovaikutus ekvoriinin kanssa aiheuttaa proteiinin sinisen luminesenssin. Osa tästä bioluminesenssista siirtyy vihreään fluoresoivaan proteiiniin, joka absorboi sinistä valoa ja lähettää vihreää fluoresenssia, mikä johtaa vihreään siirtymään meduusan hehkussa.
GFP: iden käyttö molekyylibiologiassa alkoi kuitenkin vasta 1990-luvulla . Vuonna 1992 Douglas Prasher kloonasi ja sekvensoi proteiinin DNA :n, minkä jälkeen hän joutui rahoituksen puutteen vuoksi lopettamaan projektin ja lähetti tuloksena saadun DNA:n useisiin laboratorioihin, mukaan lukien Martin Chalfin laboratorioon . Martin Chalfi ilmaisi sekvenssin Escherichia colissa ja Caenorhabditis elegansissa ja julkaisi tulokset Science - lehdessä vuonna 1994 . Kuukautta myöhemmin Frederick Tsujin laboratorion riippumattomat tulokset julkaistiin . Kävi ilmi, että GFP omaksui natiivin konformaation ja muodosti fluoroforin huoneenlämpötilassa ja ilman lisäkofaktoreita, mikä mahdollisti proteiinin käytön markkerina monien organismien soluissa.
Julian Voss-Andreae, saksalaissyntyinen "proteiiniveistoksiin" erikoistunut taiteilija, on luonut ZFB:n rakenteeseen perustuvia veistoksia, mukaan lukien "Green Fluorescent Protein" (2004) 1,7 m korkea ja "Steel meduusa (2006) 1,4 m korkea" Jälkimmäinen asennettiin Washingtonin yliopiston Friday Harbor Laboratoriesin biologiselle asemalle ( Washingtonin yliopisto), jossa Osama Shimomura löysi ZFB:n vuonna 1962.