La proteina fluorescente verde (GFP) è a proteina che si presenta naturalmente nel MedusaAequorea victoria. La proteina purificata appare gialla sotto l'illuminazione ordinaria ma emette luce verde brillante sotto la luce solare o ultravioletta. La proteina assorbe la luce blu e ultravioletta energetica ed emette una luce verde a energia inferiore tramite fluorescenza. La proteina viene utilizzata nella biologia molecolare e cellulare come marcatore. Quando viene introdotto nel codice genetico di cellule e organismi, è ereditabile. Ciò ha reso la proteina non solo utile alla scienza ma di interesse nel produrre organismi transgenici, come i pesci fluorescenti per animali domestici.
La medusa di cristallo, Aequorea victoria, è Entrambi bioluminescente (si illumina al buio) e fluorescente (bagliore in risposta a luce ultravioletta). Piccoli organi foto posizionati sull'ombrello di medusa contengono la proteina luminescente aequorin che catalizza una reazione con luciferina per rilasciare luce. Quando aequorin interagisce con Ca
2+ ioni, viene prodotto un bagliore blu. La luce blu fornisce l'energia per rendere verde GFP.Osamu Shimomura ha condotto ricerche sulla bioluminescenza di UN. Vittoria negli anni '60. Fu il primo a isolare GFP e determinare la parte della proteina responsabile della fluorescenza. Shimomura interruppe gli anelli luminosi un milione meduse e spremute attraverso una garza per ottenere il materiale per il suo studio. Mentre le sue scoperte hanno portato a una migliore comprensione della bioluminescenza e della fluorescenza, questa proteina fluorescente verde di tipo selvaggio (GFP) era troppo difficile da ottenere per avere molta applicazione pratica. Nel 1994, GFP lo era clonato, rendendolo disponibile per l'uso nei laboratori di tutto il mondo. I ricercatori hanno trovato il modo di migliorare la proteina originale per farla brillare in altri colori, brillare più intensamente e interagire in modi specifici con materiali biologici. L'immenso impatto della proteina sulla scienza ha portato al Premio Nobel 2008 per la chimica, assegnato a Osamu Shimomura, Marty Chalfie e Roger Tsien per "la scoperta e lo sviluppo della proteina fluorescente verde, GFP."
Nessuno in realtà conosce la funzione della bioluminescenza o della fluorescenza nella gelatina di cristallo. Roger Tsien, il biochimico americano che ha condiviso il premio Nobel per la chimica nel 2008, ha ipotizzato il le meduse potrebbero essere in grado di cambiare il colore della sua bioluminescenza dal cambiamento di pressione del cambiamento la sua profondità. Tuttavia, la popolazione di meduse nel Friday Harbor, Washington, ha subito un crollo, rendendo difficile lo studio dell'animale nel suo habitat naturale.
Mentre l'importanza della fluorescenza per le meduse non è chiara, l'effetto che la proteina ha avuto sulla ricerca scientifica è sconcertante. Le piccole molecole fluorescenti tendono ad essere tossiche per le cellule viventi e influenzate negativamente dall'acqua, limitandone l'uso. GFP, d'altra parte, può essere usato per vedere e tracciare le proteine nelle cellule viventi. Questo viene fatto unendo il gene per GFP al gene di una proteina. Quando la proteina viene prodotta in una cellula, il marker fluorescente viene attaccato ad essa. Brillare una luce sulla cellula rende la proteina luminosa. Microscopia a fluorescenza è usato per osservare, fotografare e filmare cellule viventi o processi intracellulari senza interferire con esse. La tecnica funziona per tracciare un virus o batteri mentre infetta una cellula o per etichettare e tracciare le cellule tumorali. In breve, la clonazione e la raffinazione del GFP hanno permesso agli scienziati di esaminare il mondo vivente microscopico.
I miglioramenti nel GFP lo hanno reso utile come biosensore. Le proteine modificate agiscono come macchine molecolari che reagiscono ai cambiamenti in pH o concentrazione di ioni o segnale quando le proteine si legano l'una all'altra. La proteina può segnalare / disinserire indipendentemente dal fatto che sia fluorescente o che possa emettere determinati colori a seconda delle condizioni.
La sperimentazione scientifica non è l'unico uso per una proteina fluorescente verde. L'artista Julian Voss-Andreae crea sculture proteiche basate sulla struttura a forma di botte di GFP. I laboratori hanno incorporato GFP nel genoma di una varietà di animali, alcuni per uso come animali domestici. Yorktown Technologies è diventata la prima azienda a commercializzare zebrafish fluorescenti chiamata GloFish. I pesci dai colori vivaci sono stati originariamente sviluppati per tenere traccia dell'inquinamento delle acque. Altri animali fluorescenti includono topi, maiali, cani e gatti. Sono disponibili anche piante e funghi fluorescenti.