Interested Article - Зелёный флуоресцентный белок

Белки, флуоресцирующие другими цветами, которые получены путём отбора мутаций зелёного флуоресцентного белка и DsRed .

Зелёный флуоресцентный белок (ЗФБ) ( англ. green fluorescent protein, GFP ) — белок , выделенный из медузы , который флуоресцирует в зелёном диапазоне при освещении его светом от синего до ультрафиолетового диапазона. В настоящее время ген белка широко используется в качестве светящейся метки в клеточной и молекулярной биологии для изучения экспрессии клеточных белков. Разработаны модификации белка для применения в биосенсорах . Созданы цельные светящиеся животные (например, свиньи ), у которых ЗФБ внесён в геном и передаётся по наследству. Созданы также ЗФБ -содержащие вирусные векторы, позволяющие локально вводить желаемый ген в организм животного и прослеживать экспрессируемый белок. В 2008 году Осаму Симомура , Мартин Чалфи и Роджер Тсьен получили Нобелевскую премию по химии «за открытие и разработку зелёного флуоресцентного белка».

Структура и свойства

Структура зелёного флуоресцентного белка.

Зелёный флуоресцентный белок характеризуется двумя пиками поглощения при длинах волн 395 нм (основной) и 475 нм (минорный) и пиком флуоресценции на 498 нм. Белок состоит из 238 аминокислот с молекулярной массой 26,9 кДа. Белок представляет собой типичную бета-складчатую структуру (см. например, липокалин ), формирующую «бочонок» или «цилиндр» из 11 поворотов первичной последовательности, внутри которого находится флюорофор . Оболочка цилиндра защищает флуорофор от тушения его флуоресценции компонентами микроокружения. Кроме этого, внутренняя структура молекулы вызывает специфические реакции циклизации трипептида Ser 65- Tyr 66- Gly 67, что приводит к образованию флуорофора. Этот процесс называется созреванием и включает несколько этапов, каждый из которых формирует промежуточный или конечный продукты с различными спектральными свойствами.

Кристаллическая структура белка была расшифрована в 1996 году в лаборатории Ремингтона. Она прояснила механизм образования флуорофора и роль окружающих аминокислот. Это позволило получать мутантные GFP с повышенной устойчивостью, с различной флуоресценцией и другими улучшенными свойствами по сравнению с диким типом.

История

Зелёный флуоресцентный белок был выделен вместе с другим светящимся белком экворином из медузы Aequorea victoria Осаму Симомурой , который в 1960 году приехал из Японии в Принстонский университет и начал изучать биолюминесценцию медузы. В 1960—1970-е года он выделил оба белка и изучал механизм их свечения. Оказалось, что в A. victoria взаимодействие ионов кальция с экворином вызывает голубое свечение белка. Часть этой биолюминесценции переносится на зелёный флуоресцентный белок, который поглощает синий свет и испускает флуоресценцию зелёного цвета, что в целом приводит к зелёному сдвигу в свечении медузы.

Однако применение ЗФБ в молекулярной биологии началось лишь в 1990-х годах. В 1992 году проклонировал и просеквенировал ДНК белка, после чего из-за недостатка финансирования вынужден был закрыть проект и разослал полученную ДНК в несколько лабораторий, в том числе в лабораторию Мартина Чалфи . Мартин Чалфи экспрессировал последовательность в Escherichia coli и Caenorhabditis elegans и опубликовал результаты в журнале Science в 1994 . Месяц спустя были опубликованы независимые результаты из лаборатории (Frederick Tsuji). Оказалось, что GFP принимал нативную конформацию и образовывал флуорофор при комнатной температуре и без добавления дополнительных кофакторов, что обеспечило возможность использования белка в качестве маркёра в клетках многих организмов.

ЗФБ в искусстве

Скульптурная композиция, посвящённая ЗФБ (Вашингтон, США).

Фосс-Андре Юлиан (Julian Voss-Andreae), художник немецкого происхождения, специализирующийся на «белковых скульптурах», создал скульптуры, основанные на структуре ЗФБ, в том числе работы «Зелёный флуоресцентный белок» (2004) высотой 1,7 м и «Стальная медуза» (2006) высотой 1,4 м. Последняя была установлена на биологической станции Лаборатории Фрайди-Харбор (Friday Harbor Laboratories) Вашингтонского университета (University of Washington), где в 1962 году Осама Симомура открыл ЗФБ.

См. также

Примечания

Ormö M, Cubitt AB, Kallio K, Gross LA, Tsien RY, Remington SJ (September 1996). "Crystal structure of the Aequorea victoria green fluorescent protein". Science . 273 (5280): 1392—5. Bibcode : . doi : . PMID . S2CID .