Zelený fluorescenční protein

Zelený fluorescenční protein (správněji zelený fluorescentní protein) – zkratka GFP (z anglického Green fluorescent protein) je protein sestávající z 238 aminokyselin (26,9 kDa). Byl izolován z medúzy Aequorea victoria a jeho zvláštností je, že fluoreskuje zeleně, pokud je vystaven modrému světlu. V biochemii a molekulární biologii se často využívá jako reportérový gen pro vizualizaci exprese proteinů, on-line sledování in vivo traffickingu či testování lokalizace a kolokalizace různých proteinů.

Model molekuly GFP dle databáze PDB

Fluorescence a použití

Přírodní gen GFP (wtGFP) z A. victoria má hlavní excitační maximum na vlnové délce 395 nm a vedlejší na 475 nm. Jeho emisní maximum je na 509 nm, což je linie v zelené části viditelného spektra. Jeho struktura je dosti jednoduchá – je tvořena 11 beta-vlákny, které se sbalují do velmi kompaktního beta-barelu. Uvnitř tohoto soudku se nachází vlastní chromofor, který je tak chráněn před vnějším prostředím. Chromofor vzniká cyklizací a následnou oxidací postranních zbytků aminokyselin Ser65, Tyr66 a Gly67.

V buněčné biologii se tento protein používá pro studium určitého genového produktu, ke kterému se naváže a později se snadno lokalizuje pomocí fluorescence. Po navázání proteinu k cílové struktuře je třeba ověřit, zda funkce struktury nebyla navázáním GFP změněna či zničena. Jde tak studovat např. dělení rakovinných buněk nebo vývoj neuronů.^[1] Poněkud propracovanější metodou využívající GFP jsou např. FRAP nebo PA-GFP.^[2]

Vedle zeleného fluorescentního proteinu jsou dnes k dispozici mj. také jeho žlutá (YFP) a modrozelená (CFP a BFP) varianta a nepříbuzný červený fluorescentní protein. Vyvinuta či objevena byla i celá řada dalších fluorescentních proteinů - v současnosti jich je již známo přes 1000. Významným souborným zdrojem informací o fluorescentních proteinech je tzv. FPbase, ve které je možné najít informace (původ, sekvence, optické a biofyzikální vlastnosti) o mnoha různých fluorescentních proteinech.^[3]

Nobelova cena

V roce 2008 obdrželi za objev a výzkum tohoto proteinu vědci Osamu Šimomura, Martin Chalfie, Roger Y. Tsien Nobelovu cenu za chemii.^[4]

Osamu Šimomura izoloval látku z medúzy a objevil její fluorescenční schopnosti, Martin Chalfie zjistil, že GFP lze produkovat v jiných organismech a využít jej k pozorování jiných bílkovin a aktivity genů, a Roger Y. Tsien vysvětlil detaily fluorescenčního působení, vyvinul další barevné varianty tohoto proteinu a rozšířil rozsah jejich využití.^[1]