Green Fluorescent Protein (GFP) as a Wavelength Shifter
1990
- Osamu Shimomura
- Martin Chalfie
- Roger Y. Tsien
In some organisms like the jellyfish Aequorea victoria, the initial bioluminescent reaction produces blue light. This energy is then transferred to a secondary protein, the Green Fluorescent Protein (GFP), via Förster resonance energy transfer (FRET). GFP absorbs the blue light and re-emits it as green light, effectively shifting the color of the luminescence.
Die Entdeckung und Anwendung von GFP revolutionierte die Zellbiologie. Osamu Shimomura isolierte GFP erstmals in den 1960er Jahren aus *Aequorea victoria*, als er das biolumineszente Photoprotein Aequorin untersuchte. Aequorin emittiert blaues Licht nach der Bindung von Ca²⁺-Ionen. Shimomura bemerkte, dass die Qualle grün und nicht blau leuchtete, was ihn zur Entdeckung des Energietransfers zu GFP führte. Das Hauptmerkmal von GFP ist sein Chromophor, das autokatalytisch aus einer Ser-Tyr-Gly-Sequenz innerhalb der Primärstruktur des Proteins gebildet wird. Dieses Chromophor ist in einer Beta-Fass-Struktur eingeschlossen, die es vor der Umgebung schützt und seine helle Fluoreszenz ermöglicht.
Martin Chalfie later demonstrated that the gene for GFP could be expressed in other organisms (*E. coli* and *C. elegans*), where it would function as a fluorescent marker without needing any species-specific cofactors. Roger Tsien’s work was crucial in understanding the mechanism of chromophore formation and in engineering a vast palette of GFP variants (BFPs, CFPs, YFPs, RFPs) with different colors, improved brightness, and photostability. This toolkit allows researchers to track multiple proteins or processes simultaneously within a single living cell, a technique known as multicolor imaging. The 2008 Nobel Prize in Chemistry was awarded to Shimomura, Chalfie, and Tsien for this work.
UNESCO Nomenclature: 2401
- Biochemie
Verwendung
Weitverbreitete Verwendung
Vorläufer
- discovery of bioluminescence in aequorea victoria
- understanding of protein structure and function
- development of recombinant DNA technology
- discovery of Förster resonance energy transfer (FRET)
Anwendungen
- reporter gene in molecular biology to visualize gene expression
- tagging proteins to study their location and movement within cells
- calcium imaging (with variants like gcamp)
- high-throughput screening in drug discovery
- creating transgenic glowing pets (e.g., glofish)
Potenzielle Innovationsideen
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Verwandt mit: GFP, grün fluoreszierendes Protein, Aequorea victoria, Fluoreszenz, FRET, Reportergen, Proteinmarkierung, Chromophor, Osamu Shimomura, Roger Tsien.