Grönt fluorescerande protein (GFP) är ett protein som förekommer naturligt i manetAequorea victoria. Det renade proteinet verkar gult under vanlig belysning men lyser starkt grönt under solljus eller ultraviolett ljus. Proteinet absorberar energiskt blått och ultraviolett ljus och avger det som ett grönt ljus med lägre energi via fluorescens. Proteinet används i molekylär och cellbiologi som markör. När den införs i den genetiska koden för celler och organismer är den ärftlig. Detta har gjort proteinet inte bara användbart för vetenskapen utan av intresse för att göra transgena organismer, såsom fluorescerande husdjursfisk.
Kristallmaneten, Aequorea victoria, är båda bioluminescerande (lyser i mörkret) och lysrör (glöd som svar på ultraviolett ljus). Små fotoorgan placerade på manetparaplyet innehåller det självlysande proteinet ekekorin som katalyserar en reaktion med luciferin för att frigöra ljus. När aequorin interagerar med Ca2+ joner, en blå glöd produceras. Det blå ljuset levererar energin för att göra GFP glödgrön.
Osamu Shimomura forskade i bioluminescensen av A. victoria på 1960-talet. Han var den första personen som isolerade GFP och bestämde den del av proteinet som är ansvarigt för fluorescens. Shimomura klippte bort de glödande ringarna en miljon maneter och pressade dem genom gasväv för att få materialet för hans studie. Medan hans upptäckter ledde till en bättre förståelse av bioluminescens och fluorescens, var detta vilda typ grönt fluorescerande protein (GFP) för svårt att få för att ha mycket praktisk tillämpning. 1994 var GFP klonade, gör det tillgängligt för användning i laboratorier runt om i världen. Forskare hittade sätt att förbättra det ursprungliga proteinet för att få det att glöda i andra färger, glöda ljusare och interagera på specifika sätt med biologiska material. Proteinets enorma inverkan på vetenskapen ledde till Nobelpriset i kemi 2008 som tilldelades Osamu Shimomura, Marty Chalfie och Roger Tsien för "upptäckten och utvecklingen av det gröna lysrörsproteinet, GFP ".
Ingen känner faktiskt till funktionen av bioluminescens eller fluorescens i kristallgelén. Roger Tsien, den amerikanska biokemisten som delade 2008 Nobelpriset i kemi, spekulerade i maneter kan vara i stånd att ändra färgen på dess bioluminescens från tryckförändring för att förändras dess djup. Manetpopulationen i Friday Harbor, Washington, drabbades dock av en kollaps, vilket gjorde det svårt att studera djuret i dess naturliga livsmiljö.
Medan vikten av fluorescens för maneterna är oklar, är effekten som proteinet har haft på vetenskaplig forskning häpnadsväckande. Små lysrörsmolekyler tenderar att vara giftiga för levande celler och påverkas negativt av vatten, vilket begränsar deras användning. GFP kan å andra sidan användas för att se och spåra proteiner i levande celler. Detta görs genom att gå med i gen för GFP till genen i ett protein. När proteinet tillverkas i en cell, är den fluorescerande markören fäst vid den. Att lysa ett ljus i cellen får proteinet att glöda. Fluorescensmikroskopi används för att observera, fotografera och filma levande celler eller intracellulära processer utan att störa dem. Tekniken fungerar för att spåra ett virus eller bakterier när den infekterar en cell eller för att märka och spåra cancerceller. Sammantaget har kloning och förfining av GFP gjort det möjligt för forskare att undersöka den mikroskopiska levande världen.
Förbättringar i GFP har gjort det användbart som biosensor. De modifierade proteinerna fungerar som molekylära maskiner som reagerar på förändringar i pH eller jonkoncentration eller signal när proteiner binder till varandra. Proteinet kan signalera av / på genom att det lyser eller inte kan avge vissa färger beroende på förhållandena.
Vetenskaplig experiment är inte den enda användningen för ett grönt fluorescerande protein. Konstnären Julian Voss-Andreae skapar proteinskulpturer baserade på den tunnformade strukturen i GFP. Laboratorier har införlivat GFP i genomet hos en mängd djur, vissa för användning som husdjur. Yorktown Technologies blev det första företaget som marknadsför fluorescerande zebrafisk med namnet GloFish. Den livligt färgade fisken utvecklades ursprungligen för att spåra vattenföroreningar. Andra lysrör inkluderar möss, grisar, hundar och katter. Fluorescerande växter och svampar finns också tillgängliga.