Zielone białko fluorescencyjne (GFP) to białko który występuje naturalnie w MeduzaAequorea Victoria. Oczyszczone białko wydaje się żółte w zwykłym oświetleniu, ale świeci jasnozielonym światłem słonecznym lub ultrafioletowym. Białko pochłania energetyczne światło niebieskie i ultrafioletowe i emituje je jako zielone światło o niższej energii przez fluorescencję. Białko jest stosowane w biologii molekularnej i komórkowej jako marker. Po wprowadzeniu do kodu genetycznego komórek i organizmów jest dziedziczny. To sprawiło, że białko jest nie tylko przydatne w nauce, ale jest również interesujące w wytwarzaniu organizmów transgenicznych, takich jak fluorescencyjne ryby domowe.
Kryształowa meduza, Aequorea Victoria, jest zarówno bioluminescencyjne (świeci w ciemności) i fluorescencyjne (świeci w odpowiedzi na światło ultrafioletowe). Małe narządy fotograficzne znajdujące się na parasolu dla meduz zawierają luminescencyjne białko ekworynę, która katalizuje reakcję z lucyferyną w celu uwolnienia światła. Gdy ekworyna wchodzi w interakcje z Ca
2+ jony, powstaje niebieski blask. Niebieskie światło zapewnia energię, dzięki której GFP świeci na zielono.Osamu Shimomura przeprowadził badania nad bioluminescencją ZA. Wiktoria w 1960 roku. Był pierwszą osobą, która wyizolowała GFP i określiła część białka odpowiedzialną za fluorescencję. Shimomura odciął świecące pierścienie milion meduzy i przecisnęli je przez gazę, aby uzyskać materiał do swoich badań. Podczas gdy jego odkrycia doprowadziły do lepszego zrozumienia bioluminescencji i fluorescencji, to zielone białko fluorescencyjne typu dzikiego (GFP) było zbyt trudne do uzyskania, aby mieć dużo praktycznego zastosowania. W 1994 r. GFP był sklonowane, dzięki czemu jest dostępny do użytku w laboratoriach na całym świecie. Badacze znaleźli sposoby na ulepszenie oryginalnego białka, aby świeciło w innych kolorach, jaśniało jaśniej i wchodziło w interakcje w określony sposób z materiałami biologicznymi. Ogromny wpływ białka na naukę doprowadził do przyznania Osamu Nagrody Nobla w dziedzinie chemii w 2008 roku Shimomura, Marty Chalfie i Roger Tsien za „odkrycie i rozwój białka zielonej fluorescencji, GFP ”.
Nikt tak naprawdę nie zna funkcji bioluminescencji lub fluorescencji w kryształowej galarecie. Roger Tsien, amerykański biochemik, który podzielił Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 2008 roku, spekulował meduza może być w stanie zmienić kolor swojej bioluminescencji ze zmiany ciśnienia zmiany jego głębokość. Jednak populacja meduz w Friday Harbor w stanie Waszyngton uległa załamaniu, co utrudnia badanie zwierzęcia w jego naturalnym środowisku.
Chociaż znaczenie fluorescencji dla meduz jest niejasne, wpływ białka na badania naukowe jest oszałamiający. Małe cząsteczki fluorescencyjne są zwykle toksyczne dla żywych komórek i negatywnie oddziałują na wodę, ograniczając ich użycie. Z drugiej strony GFP może być wykorzystywany do przeglądania i śledzenia białek w żywych komórkach. Odbywa się to poprzez dołączenie do gen dla GFP do genu białka. Kiedy białko powstaje w komórce, marker fluorescencyjny jest do niego dołączony. Świecenie światła w komórce powoduje, że białko świeci. Mikroskopia fluorescencyjna służy do obserwowania, fotografowania i filmowania żywych komórek lub procesów wewnątrzkomórkowych bez ingerencji w nie. Technika ta służy do śledzenia wirusa lub bakterii, gdy infekuje komórkę lub do znakowania i śledzenia komórek rakowych. Krótko mówiąc, klonowanie i udoskonalanie GFP umożliwiło naukowcom zbadanie mikroskopijnego świata żywego.
Ulepszenia w GFP sprawiły, że jest on użyteczny jako bioczujnik. Zmodyfikowane białka działają jak maszyny molekularne, które reagują na zmiany w pH lub stężenie jonów lub sygnał, gdy białka wiążą się ze sobą. Białko może sygnalizować wyłączenie / włączenie poprzez to, że fluoryzuje lub może emitować określone kolory w zależności od warunków.
Eksperymenty naukowe nie są jedynym zastosowaniem zielonego białka fluorescencyjnego. Artysta Julian Voss-Andreae tworzy rzeźby białkowe oparte na beczkowatej strukturze GFP. Laboratoria włączyły GFP do genomu różnych zwierząt, niektóre do użytku jako zwierzęta domowe. Yorktown Technologies stała się pierwszą firmą, która wprowadziła na rynek fluorescencyjny danio pręgowany o nazwie GloFish. Żywe kolory ryb zostały pierwotnie opracowane w celu śledzenia zanieczyszczenia wody. Inne zwierzęta fluorescencyjne obejmują myszy, świnie, psy i koty. Dostępne są również rośliny fluorescencyjne i grzyby.