La proteína verde fluorescente (GFP) es un proteína que ocurre naturalmente en el MedusaAequorea victoria. La proteína purificada aparece amarilla bajo iluminación normal pero brilla de color verde brillante bajo luz solar o luz ultravioleta. La proteína absorbe la luz azul y ultravioleta enérgica y la emite como una luz verde de menor energía. por fluorescencia. La proteína se usa en biología molecular y celular como marcador. Cuando se introduce en el código genético de células y organismos, es heredable. Esto ha hecho que la proteína no solo sea útil para la ciencia, sino también de interés en la fabricación de organismos transgénicos, como los peces fluorescentes.
La medusa de cristal Aequorea victoriaes ambos bioluminiscente (brilla en la oscuridad) y fluorescente (resplandor en respuesta a luz ultravioleta). Los pequeños órganos fotográficos ubicados en el paraguas de las medusas contienen la proteína luminiscente aequorina que cataliza una reacción con luciferina para liberar luz. Cuando aequorin interactúa con Ca
2+ iones, se produce un resplandor azul. La luz azul suministra la energía para hacer que GFP brille verde.Osamu Shimomura realizó una investigación sobre la bioluminiscencia de A. victoria en los años 1960. Fue la primera persona en aislar GFP y determinar la parte de la proteína responsable de la fluorescencia. Shimomura cortó los anillos brillantes de un millón medusas y las exprimió a través de una gasa para obtener el material para su estudio. Si bien sus descubrimientos condujeron a una mejor comprensión de la bioluminiscencia y la fluorescencia, esta proteína fluorescente verde (GFP) de tipo salvaje era demasiado difícil de obtener para tener una aplicación práctica. En 1994, GFP fue clonado, haciéndolo disponible para su uso en laboratorios de todo el mundo. Los investigadores encontraron formas de mejorar la proteína original para hacerla brillar en otros colores, brillar más intensamente e interactuar de manera específica con materiales biológicos. El inmenso impacto de la proteína en la ciencia llevó al Premio Nobel de Química 2008, otorgado a Osamu Shimomura, Marty Chalfie y Roger Tsien por "el descubrimiento y desarrollo de la proteína verde fluorescente, GFP ".
En realidad, nadie conoce la función de la bioluminiscencia o fluorescencia en la gelatina de cristal. Roger Tsien, el bioquímico estadounidense que compartió el Premio Nobel de Química 2008, especuló las medusas podrían cambiar el color de su bioluminiscencia a partir del cambio de presión del cambio su profundidad Sin embargo, la población de medusas en Friday Harbor, Washington, sufrió un colapso, lo que dificulta estudiar al animal en su hábitat natural.
Si bien la importancia de la fluorescencia para las medusas no está clara, el efecto que la proteína ha tenido en la investigación científica es asombroso. Las pequeñas moléculas fluorescentes tienden a ser tóxicas para las células vivas y negativamente afectadas por el agua, lo que limita su uso. GFP, por otro lado, puede usarse para ver y rastrear proteínas en células vivas. Esto se hace uniéndose al gene para GFP al gen de una proteína. Cuando la proteína se produce en una célula, el marcador fluorescente se une a ella. Hacer brillar una luz en la célula hace que la proteína brille. Microscopio fluorescente se utiliza para observar, fotografiar y filmar células vivas o procesos intracelulares sin interferir con ellos. La técnica funciona para rastrear un virus o bacteria a medida que infecta una célula o para etiquetar y rastrear células cancerosas. En pocas palabras, la clonación y el refinamiento de GFP han hecho posible que los científicos examinen el mundo microscópico vivo.
Las mejoras en GFP lo han hecho útil como biosensor. Las proteínas modificadas actúan como máquinas moleculares que reaccionan a los cambios en pH o concentración de iones o señal cuando las proteínas se unen entre sí. La proteína puede activar / desactivar señal si fluoresce o no o puede emitir ciertos colores dependiendo de las condiciones.
La experimentación científica no es el único uso para una proteína verde fluorescente. El artista Julian Voss-Andreae crea esculturas de proteínas basadas en la estructura en forma de barril de GFP. Los laboratorios han incorporado GFP en el genoma de una variedad de animales, algunos para usar como mascotas. Yorktown Technologies se convirtió en la primera compañía en comercializar el pez cebra fluorescente llamado GloFish. Los peces de colores vivos se desarrollaron originalmente para rastrear la contaminación del agua. Otros animales fluorescentes incluyen ratones, cerdos, perros y gatos. Plantas fluorescentes y hongos también están disponibles.