La protéine fluorescente verte (GFP) est un protéine qui se produit naturellement dans le méduseAequorea victoria. La protéine purifiée apparaît jaune sous un éclairage ordinaire mais brille d'un vert brillant sous la lumière du soleil ou des rayons ultraviolets. La protéine absorbe la lumière bleue et ultraviolette énergique et l’émet sous forme de lumière verte à faible énergie par fluorescence. La protéine est utilisée en biologie moléculaire et cellulaire comme marqueur. Lorsqu'il est introduit dans le code génétique des cellules et des organismes, il est héréditaire. Cela a rendu la protéine non seulement utile à la science, mais également intéressante pour la fabrication d'organismes transgéniques, tels que les poissons de compagnie fluorescents.
La méduse en cristal, Aequorea victoria, est à la fois bioluminescent (brille dans le noir) et fluorescent (lueur en réponse à lumière ultraviolette). Les petits organes photographiques situés sur le parapluie des méduses contiennent la protéine luminescente aequorine qui catalyse une réaction avec la luciférine pour libérer la lumière. Lorsque l’équorine interagit avec le Ca
2+ ions, une lueur bleue est produite. La lumière bleue fournit l'énergie pour faire briller la GFP en vert.Osamu Shimomura a mené des recherches sur la bioluminescence de UNE. victoria dans les années 1960. Il a été la première personne à isoler la GFP et à déterminer la partie de la protéine responsable de la fluorescence. Shimomura a coupé les anneaux lumineux de un million méduses et les serra à travers de la gaze pour obtenir le matériel pour son étude. Alors que ses découvertes ont conduit à une meilleure compréhension de la bioluminescence et de la fluorescence, cette protéine fluorescente verte de type sauvage (GFP) était trop difficile à obtenir pour avoir beaucoup d'application pratique. En 1994, GFP a été cloné, le rendant disponible pour une utilisation dans les laboratoires du monde entier. Les chercheurs ont trouvé des moyens d'améliorer la protéine d'origine pour la faire briller dans d'autres couleurs, briller plus brillamment et interagir de manière spécifique avec les matériaux biologiques. L'immense impact de la protéine sur la science a conduit au prix Nobel de chimie 2008, décerné à Osamu Shimomura, Marty Chalfie et Roger Tsien pour "la découverte et le développement de la protéine fluorescente verte, GFP. "
Personne ne connaît réellement la fonction de bioluminescence ou de fluorescence dans la gelée cristalline. Roger Tsien, le biochimiste américain qui a partagé le prix Nobel de chimie 2008, a émis l'hypothèse que les méduses pourraient être en mesure de changer la couleur de sa bioluminescence du changement de pression du changement sa profondeur. Cependant, la population de méduses de Friday Harbor, Washington, a subi un effondrement, ce qui rend difficile l'étude de l'animal dans son habitat naturel.
Bien que l'importance de la fluorescence pour les méduses ne soit pas claire, l'effet de la protéine sur la recherche scientifique est stupéfiant. Les petites molécules fluorescentes ont tendance à être toxiques pour les cellules vivantes et affectées négativement par l'eau, ce qui limite leur utilisation. La GFP, d'autre part, peut être utilisée pour voir et suivre les protéines dans les cellules vivantes. Cela se fait en rejoignant le gène pour la GFP au gène d'une protéine. Lorsque la protéine est fabriquée dans une cellule, le marqueur fluorescent y est attaché. Briller une lumière sur la cellule fait briller la protéine. Microscopie à fluorescence est utilisé pour observer, photographier et filmer des cellules vivantes ou des processus intracellulaires sans interférer avec eux. La technique fonctionne pour suivre un virus ou une bactérie lorsqu'elle infecte une cellule ou pour étiqueter et suivre les cellules cancéreuses. En résumé, le clonage et le raffinement de la GFP ont permis aux scientifiques d'examiner le monde microscopique vivant.
Les améliorations de GFP l'ont rendu utile en tant que biocapteur. Les protéines modifiées agissent comme des machines moléculaires qui réagissent aux changements de pH ou concentration ionique ou signal lorsque les protéines se lient les unes aux autres. La protéine peut signaler marche / arrêt si elle est fluorescente ou peut émettre certaines couleurs selon les conditions.
L'expérimentation scientifique n'est pas la seule utilisation d'une protéine fluorescente verte. L'artiste Julian Voss-Andreae crée des sculptures protéiques basées sur la structure en forme de tonneau de GFP. Les laboratoires ont incorporé la GFP dans le génome d'une variété d'animaux, certains à utiliser comme animaux de compagnie. Yorktown Technologies est devenue la première entreprise à commercialiser le poisson zèbre fluorescent appelé GloFish. Les poissons aux couleurs vives ont été initialement développés pour suivre la pollution de l'eau. D'autres animaux fluorescents comprennent des souris, des porcs, des chiens et des chats. Des plantes fluorescentes et des champignons sont également disponibles.