Was ist GFP und was bewirkt es?
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Grün fluoreszierendes Protein (GFP)
Grün fluoreszierendes Protein (GFP) ist ein Protein, das bei Lichteinwirkung im blauen bis ultravioletten Bereich eine hellgrüne Fluoreszenz aufweist. GFP wurde ursprünglich aus der Qualle Aequorea victoria isoliert und ist zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der Molekularbiologie, Biochemie und Biophysik geworden.
Funktion und Verwendung
GFP fungiert in Quallen als Biolumineszenz-Energietransferprotein. In der wissenschaftlichen Forschung wurde es so entwickelt, dass es als fluoreszierender Marker für die Genexpression und Proteinlokalisierung in lebenden Zellen dient. Dadurch können Forscher das Vorhandensein und die Bewegung von GFP-markierten Proteinen in Zellen visuell verfolgen, was eine breite Palette von Studien in der Zellbiologie, Neurowissenschaft und Entwicklungsbiologie erleichtert.
So funktioniert GFP
Das GFP-Molekül absorbiert blaues Licht (Spitzenabsorption bei 395 nm) und emittiert grünes Licht (Spitzenemission bei 509 nm). Diese Eigenschaft ist auf die Anwesenheit eines Chromophors zurückzuführen, der innerhalb der Proteinstruktur gebildet wird, ohne dass zusätzliche Cofaktoren oder Substrate erforderlich sind. Der Chromophor wird in einer posttranslationalen Modifikation gebildet, die die Zyklisierung und Oxidation von drei Aminosäuren in der Proteinsequenz beinhaltet.
Bedeutung in der Forschung
Die Entdeckung und Entwicklung von GFP als biologischer Marker hat viele Bereiche der biologischen Forschung revolutioniert. Wissenschaftler konnten damit zelluläre Prozesse in Echtzeit und in lebenden Organismen beobachten, was mit herkömmlichen Färbetechniken, bei denen die Zellen oft fixiert und abgetötet werden mussten, bisher nicht möglich war. GFP und seine Derivate wurden so entwickelt, dass sie unterschiedliche Farben ausstrahlen, wodurch die gleichzeitige Visualisierung mehrerer zellulärer Komponenten und Prozesse möglich wird.
Auszeichnungen und Anerkennung
In Anerkennung ihres Einflusses auf die Wissenschaft wurde die Entdeckung und Entwicklung von GFP 2008 mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet. Diese Auszeichnung teilen sich Osamu Shimomura, Martin Chalfie und Roger Y. Tsien für ihre Beiträge zur Entdeckung und Entwicklung des Proteins.