Proteína verde fluorescente

Proteína verde fluorescente Descripción de esta imagen, también comentada a continuación Proteína verde fluorescente que se muestra entera a la izquierda y abierta a la derecha para mostrar el cromóforo ( PDB  1GFL ) Dominio proteico
Pfam PF01353
Clan Pfam CL0069
InterPro IPR011584
SCOP 1er
SUPERFAMILIA 1er

La proteína verde fluorescente (a menudo abreviada GFP , en inglés "  Green Fluorescent Protein  ") es una proteína que tiene la propiedad de emitir fluorescencia de color verde . Esta proteína, derivada de una medusa ( Aequorea victoria ), es intrínsecamente fluorescente bajo la acción de una enzima, la aequoreína, una luciferasa que actúa en presencia de calcio. Su gen se puede fusionar in vitro con el gen de una proteína que se desea estudiar. El gen recombinante se vuelve a introducir entonces en células o un embrión , que luego sintetizar la proteína de fusión , que luego es fluorescente. Luego se puede observar usando un microscopio de fluorescencia , por ejemplo. Este método permite estudiar las proteínas en su entorno natural: la célula viva. El descubrimiento y las aplicaciones de PFM fueron coronados con el Premio Nobel de Química otorgado a Osamu Shimomura , Martin Chalfie y Roger Tsien the8 de octubre de 2008.

Estructura

La GFP se describió por primera vez en 1962 . Está compuesto por 238 aminoácidos para una masa molecular de aproximadamente 27 kDa. El cromóforo (centro activo responsable de la fluorescencia) está formado por las cadenas laterales de una glicina , una tirosina y una serina .
La GFP no modificada, llamada de tipo salvaje ( GFP de tipo salvaje , wGFP) tiene dos máximos de excitación. El primero se encuentra con una longitud de onda de 395  nm (luz ultravioleta), el segundo a 475  nm (luz azul). La longitud de onda máxima de emisión es 504  nm . También es fotoexcitable, lo que significa que la intensidad de la fluorescencia emitida se intensifica por la exposición a fotones ultravioleta, característica que se pierde en la mayoría de las variantes producidas posteriormente.

En la actualidad existen diferentes variantes de GFP que se han obtenido modificándolas mediante ingeniería genética. También hay otras proteínas fluorescentes de organismos distintos de A. Victoria  :

Se ha demostrado que la GFP fusionada con una proteína puede ayudar al plegamiento de esta última durante su expresión génica .

Otras proteínas fluorescentes

Uso en investigación biológica

Principio

La proteína verde fluorescente se puede utilizar como gen indicador . Asociado a un gen de interés, permite la observación directa de la expresión de este gen en la célula en microscopía de fluorescencia . El gen que codifica la proteína GFP se incorpora al genoma del organismo, en la región del gen que codifica la proteína de interés, y que así estará controlado por la misma secuencia reguladora. En las células donde se expresará el gen y se producirá la proteína de interés, se sintetizará GFP al mismo tiempo. Por tanto, estas células se volverán fluorescentes, mientras que aquellas que no expresen el gen de interés permanecerán inertes bajo la luz del microscopio de fluorescencia .

Ventajas

La observación de GFP no es invasiva: se puede observar directamente iluminando la muestra con luz de una determinada longitud de onda. Además, la GFP es una molécula relativamente pequeña e inerte, que no parece interactuar con ningún proceso biológico de interés. Dado que la GFP es un monómero , puede difundirse rápidamente a través de las células. Los genes informadores utilizados antes de la GFP, como la beta-galactosidasa, implicaban 'fijar' (matar) el organismo o las células para que pudieran ser observados, mientras que la GFP se acumula en las células vivas en tiempo real, lo que permite observar los cambios de expresión durante la experimentar. Además, permite medir la variación entre individuos (células) en una muestra. Finalmente, PFM es hereditario.

Microscopio fluorescente

El descubrimiento de GFP y sus proteínas derivadas ha cambiado profundamente la microscopía de fluorescencia y su uso en biología celular. Si bien la mayoría de las moléculas fluorescentes pequeñas, como la fluoresceína, son altamente tóxicas cuando se utilizan en células vivas, las proteínas fluorescentes como la GFP son mucho menos peligrosas cuando se iluminan en la muestra. Esto ha desencadenado el desarrollo de sistemas automatizados para monitorear la expresión de otras proteínas cuyos genes se han relacionado con el de GFP u otras proteínas similares. Esta técnica se puede utilizar in vitro o in vivo .

Aplicaciones

Se están utilizando nuevas líneas de ratas transgénicas GFP para la investigación en terapia génica , así como en medicina regenerativa. Esto se debe a que la mayoría de las células marcadas con un gen indicador provocan una respuesta inmunitaria cuando se introducen en un huésped. Las líneas de rata que expresan GFP a un alto nivel en todas sus células podrían servir como fuente de células para introducirse en otro huésped, que es menos probable que provoque rechazo. La GFP también se usa ampliamente en la investigación del cáncer para etiquetar y rastrear células cancerosas. Estas células se han utilizado para modelar la metástasis, el proceso por el cual las células cancerosas se diseminan a otros órganos.

PFM en Bellas Artes

Julian Voss-Andreae , un artista nacido en Alemania que se especializa en 'esculturas de proteínas', hizo esculturas basadas en la estructura GFP, incluida la escultura de 1,70 m de  altura titulada Green Fluorescent Protein (2004) y la escultura de Steel Jellyfish (2006), de 1,40  m de altura. . Este último está instalado en los Friday Harbor Laboratories de la Universidad de Washington, donde Shimomura descubrió GFP en 1962.

Eduardo Kac , un artista que usa PFM para sus trabajos de BioArt.

Ver también

Artículos relacionados

enlaces externos

Notas y referencias

  1. Química: El Nobel de las medusas fluorescentes en Liberation del 8 de octubre de 2008.
  2. Premio Nobel de Química 2008: una medusa fluorescente premiada Un artículo École normale supérieure - DGESCO.
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