Zelený fluorescenčný proteín (GFP) je a proteín ktoré sa prirodzene vyskytujú v EÚ medúzaAequorea victoria. Purifikovaný proteín sa pri bežnom osvetlení javí žltý, ale za slnečného alebo ultrafialového žiarenia svieti jasne zelene. Proteín absorbuje energetické modré a ultrafialové svetlo a vyžaruje ho ako nižšie energetické zelené svetlo pomocou fluorescencie. Proteín sa používa v molekulárnej a bunkovej biológii ako marker. Ak je zavedený do genetického kódu buniek a organizmov, je to dedičné. Vďaka tomu je proteín nielen užitočný pre vedu, ale tiež zaujímavý pre výrobu transgénnych organizmov, ako sú napríklad fluoreskujúce ryby pre domáce zvieratá.
Krištáľová medúza, Aequorea victoria, je oboje bioluminiscenčné (svieti v tme) a fluorescenčné (žiara v reakcii na ultrafialové svetlo). Malé fotografické orgány umiestnené na dáždnikoch medúzy obsahujú luminiscenčný proteín aequorín, ktorý katalyzuje reakciu s luciferínom na uvoľnenie svetla. Keď aequorin interaguje s Ca2+ ióny, vytvára sa modrá žiara. Modré svetlo dodáva energiu, aby sa GFP rozsvietila na zeleno.
Osamu Shimomura uskutočnil výskum bioluminiscencie A. victoria v 60. rokoch. Bol prvou osobou, ktorá izolovala GFP a určila časť proteínu zodpovedného za fluorescenciu. Shimomura odrezal žiariace prstene milión medúzy a stlačili ich gázou, aby sa získal materiál pre jeho štúdium. Aj keď jeho objavy viedli k lepšiemu porozumeniu bioluminiscencie a fluorescencie, tento zelený fluorescenčný proteín divokého typu (GFP) bol príliš ťažký na to, aby mal veľa praktických aplikácií. V roku 1994 bol GFP klonovaný, sprístupnenie pre použitie v laboratóriách po celom svete. Vedci našli spôsoby, ako vylepšiť pôvodný proteín tak, aby žiaril v iných farbách, žiaril jasnejšie a špecificky interagoval s biologickými materiálmi. Obrovský vplyv bielkovín na vedu viedol k Nobelovej cene za rok 2008 za chémiu, ktorá bola udelená Osamu Shimomura, Marty Chalfie a Roger Tsien za „objav a vývoj zeleného fluorescenčného proteínu, GFP. "
Nikto vlastne nepozná funkciu bioluminiscencie alebo fluorescencie v kryštálovej želé. Americký biochemik Roger Tsien, ktorý sa podelil o Nobelovu cenu za chémiu za rok 2008, špekuloval medúzy by mohli byť schopné zmeniť farbu svojej bioluminiscencie zo zmeny tlaku jeho hĺbka. Populácia medúzy v piatok v prístave vo Washingtone však zaznamenala kolaps, čo sťažuje štúdium zvieraťa v prirodzenom prostredí.
Aj keď význam fluorescencie pre medúzy nie je jasný, účinok proteínu na vedecký výskum je ohromujúci. Malé fluorescenčné molekuly majú tendenciu byť toxické pre živé bunky a negatívne ovplyvnené vodou, čo obmedzuje ich použitie. Na druhej strane GFP sa dá použiť na sledovanie a sledovanie proteínov v živých bunkách. To sa dosahuje spojením gen pre GFP na gén proteínu. Keď je proteín vyrobený v bunke, je k nemu pripojený fluorescenčný marker. Žiarenie svetla v bunke spôsobuje, že proteín žiari. Fluorescenčná mikroskopia sa používa na pozorovanie, fotografovanie a filmovanie živých buniek alebo intracelulárnych procesov bez toho, aby do nich zasahovalo. Táto technika slúži na sledovanie vírusu alebo baktérií pri infikovaní bunky alebo na označenie a sledovanie rakovinových buniek. Stručne povedané, klonovanie a rafinácia GFP umožnilo vedcom preskúmať mikroskopický životný svet.
Vďaka zlepšeniam v GFP sa stal užitočným ako biosenzor. Modifikované proteíny pôsobia ako molekulárne stroje, ktoré reagujú na zmeny v pH alebo koncentrácia iónov alebo signál, keď sa proteíny viažu navzájom. Proteín môže signalizovať vypnutie / zapnutie podľa toho, či fluoreskuje alebo môže emitovať určité farby v závislosti od podmienok.
Vedecké experimenty nie sú jediným použitím zeleného fluorescenčného proteínu. Autorka Julian Voss-Andreae vytvára bielkovinové plastiky založené na barelovitej štruktúre GFP. Laboratóriá začlenili GFP do genómu rôznych zvierat, niektoré na použitie ako domáce zvieratá. Yorktown Technologies sa stala prvou spoločnosťou, ktorá uvádza na trh fluorescenčnú zebrafish s názvom GloFish. Živé farby rýb boli pôvodne vyvinuté na sledovanie znečistenia vody. Medzi ďalšie fluorescenčné zvieratá patria myši, ošípané, psy a mačky. K dispozícii sú aj žiarivky a huby.