Τι είναι η πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη;

Πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη (GFP) είναι πρωτεΐνη που εμφανίζεται σε ένα είδος μέδουσας, aequorea victoria , η οποία βρίσκεται στον βόρειο Ειρηνικό.Ο φθορισμός είναι ένα φαινόμενο με το οποίο ορισμένες ουσίες απορροφούν την ενέργεια από την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, όπως το φως, και εκπέμπουν την ενέργεια σε διαφορετικό, κανονικά μεγαλύτερο μήκος κύματος.Η πράσινη λάμψη που παράγεται από το GFP προκύπτει από την απορρόφηση της σχετικά υψηλής ενέργειας μπλε και του υπεριώδους φωτός και την εκπέμποντας ως πράσινο φως, το οποίο έχει μεγαλύτερο μήκος κύματος και λιγότερη ενέργεια.Επομένως, θα λάμψει πράσινο όταν εκτίθεται σε αόρατο υπεριώδες φως.Το GFP παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τους βιολόγους, σε αντίθεση με τις περισσότερες άλλες φθορίζουσες πρωτεΐνες, φθορεύει από μόνη της χωρίς την απαίτηση για οποιαδήποτε αλληλεπίδραση με άλλα μόρια.Δεδομένου ότι πρόκειται για πρωτεΐνη που αποτελείται εξ ολοκλήρου από αμινοξέα, αυτό σημαίνει ότι οι οργανισμοί μπορούν να τροποποιηθούν γενετικά για να το παράγουν, δημιουργώντας ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών σε διάφορους τομείς βιολογίας.

Βιοφωταύγεια εμφανίζεται σε πολλούς θαλάσσιους οργανισμούς.Στην περίπτωση του aequorea victoria , μια ουσία χημειοφωταύγειας που ονομάζεται aequorin εκπέμπει μπλε φως όταν συνδυάζεται με ιόντα ασβεστίου.Αυτό το φως απορροφάται στη συνέχεια από την πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη για να παράγει μια πράσινη λάμψη.Ένας αριθμός άλλων θαλάσσιων οργανισμών έχουν βρεθεί ότι περιέχουν αυτές τις ουσίες, αλλά δεν είναι σαφές γιατί έχουν εξελιχθεί για να παράγουν αυτή τη λάμψη ή να αλλάξουν το χρώμα από μπλε σε πράσινο.Μια πρόταση, με βάση τα πειραματικά στοιχεία ότι το λαμπερό GFP μπορεί να απελευθερώσει ηλεκτρόνια, είναι ότι η GFP θα μπορούσε να λειτουργήσει ως δότος ηλεκτρονίων ενεργοποιημένης από το φως, με παρόμοιο τρόπο με την χλωροφύλλη σε πράσινα φυτά.Το φθορίζον μέρος mdash;Γνωστή ως φθορίζον χρωμοφόρου mdash;Αποτελείται από τρία αμινοξέα, τυροσίνη, γλυκίνη και σερίνη ή θρεονίνη, εντάχθηκαν σε σχήμα δακτυλίου.Αυτό περιέχεται σε μια κυλινδρική δομή που προστατεύει το χρωμοφόρο από επαφή με άλλα μόρια, ένα χαρακτηριστικό που είναι κρίσιμο για τον φθορισμό, καθώς η επαφή με τα μόρια του νερού θα διαλύσει διαφορετικά την ενέργεια που χρησιμοποιείται για την παραγωγή της πράσινης λάμψης.Εξαιρετικά χρήσιμο σε τομείς όπως η γενετική, η αναπτυξιακή βιολογία, η μικροβιολογία και η νευρολογία.Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επισήμανση συγκεκριμένων πρωτεϊνών μέσα σε έναν οργανισμό για να δει πού και πότε εκφράζονται.Το τμήμα του DNA του οργανισμού που κωδικοποιεί την πρωτεΐνη ενδιαφέροντος μπορεί να κατασκευαστεί για να συνθέσει επίσης το GFP, επιτρέποντας έτσι την παρακολούθηση της πρωτεΐνης μέσα στα ζωντανά κύτταρα χρησιμοποιώντας υπεριώδη φως.Οι ιοί μπορούν επίσης να επισημανθούν με αυτόν τον τρόπο, επιτρέποντας την παρακολούθηση των λοιμώξεων στους ζωντανούς οργανισμούς.Η πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη μπορεί επίσης να τροποποιηθεί για να φθορίζει σε πολλά άλλα χρώματα, ανοίγοντας νέες δυνατότητες.Ένα από αυτά ήταν η δημιουργία διαγονιδιακών ποντικών με διαφορετικούς συνδυασμούς φθορίζουσας πρωτεϊνών που εκφράζονται σε νευρώνες, οι οποίοι επιτρέπουν τη μείωση των νευρικών οδών στον εγκέφαλο.

Άλλες εφαρμογές έχουν βρεθεί εκτός βιολογίας.Μια αμφιλεγόμενη ανάπτυξη είναι η μηχανική των φθορίζουσων κατοικίδιων ζώων.Έχουν δημιουργηθεί γενετικά τροποποιημένα ζώα που παράγουν πράσινη φθορίζουσα πρωτεΐνη και περιλαμβάνουν ψάρια, αρουραίους, χοίρους και ένα κουνέλι.