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.
La scoperta e l'applicazione della GFP hanno rivoluzionato la biologia cellulare. Osamu Shimomura isolò per la prima volta la GFP dall'Aequorea victoria negli anni '60, mentre studiava la fotoproteina bioluminescente aequorina. L'aequorina emette luce blu quando si lega agli ioni Ca²⁺. Shimomura notò che la medusa emetteva luce verde, non blu, il che lo portò a scoprire il trasferimento di energia alla GFP. La caratteristica chiave della GFP è il suo cromoforo, formato autocataliticamente da una sequenza Ser-Tyr-Gly all'interno della struttura primaria della proteina. Questo cromoforo è protetto all'interno di una struttura a barile beta, che lo protegge dall'ambiente e gli consente di emettere una brillante fluorescenza.
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
- Biochimica
Precursori
- discovery of bioluminescence in aequorea victoria
- understanding of protein structure and function
- development of recombinant DNA technology
- discovery of Förster resonance energy transfer (FRET)
Applicazioni
- 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)
Idee e potenziali innovazioni
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Correlato a: GFP, proteina fluorescente verde, Aequorea victoria, fluorescenza, FRET, gene reporter, marcatura proteica, cromoforo, Osamu Shimomura, Roger Tsien.