A proteína fluorescente verde (GFP) é uma proteína que ocorre naturalmente no medusaAequorea victoria. A proteína purificada aparece amarela sob iluminação comum, mas brilha em verde brilhante sob a luz solar ou luz ultravioleta. A proteína absorve a energia azul e a luz ultravioleta e a emite como uma luz verde de menor energia via fluorescência. A proteína é usada na biologia molecular e celular como marcador. Quando é introduzido no código genético de células e organismos, é herdável. Isso tornou a proteína não apenas útil para a ciência, mas também de interesse em produzir organismos transgênicos, como peixes fluorescentes de estimação.
A água-viva de cristal, Aequorea victoria, são ambos bioluminescente (brilha no escuro) e fluorescente (brilho em resposta a luz ultravioleta). Pequenos órgãos fotográficos localizados no guarda-chuva de água-viva contêm a proteína luminescente aequorina, que catalisa uma reação com luciferina para liberar luz. Quando aequorina interage com Ca2+ íons, um brilho azul é produzido. A luz azul fornece energia para fazer o GFP brilhar em verde.
Osamu Shimomura realizou pesquisas sobre a bioluminescência de UMA. victoria na década de 1960. Ele foi a primeira pessoa a isolar a GFP e determinar a parte da proteína responsável pela fluorescência. Shimomura cortou os anéis brilhantes de um milhão água-viva e espremeu-os através da gaze para obter o material para seu estudo. Embora suas descobertas tenham levado a uma melhor compreensão da bioluminescência e da fluorescência, essa proteína verde fluorescente do tipo selvagem (GFP) era muito difícil de obter para ter muita aplicação prática. Em 1994, a GFP foi clonado, disponibilizando-o para uso em laboratórios em todo o mundo. Os pesquisadores descobriram maneiras de melhorar a proteína original para fazê-la brilhar em outras cores, brilhar mais intensamente e interagir de maneiras específicas com materiais biológicos. O imenso impacto da proteína na ciência levou ao Prêmio Nobel de Química de 2008, concedido a Osamu Shimomura, Marty Chalfie e Roger Tsien pela "descoberta e desenvolvimento da proteína verde fluorescente, GFP ".
Ninguém sabe realmente a função da bioluminescência ou fluorescência na geléia de cristal. Roger Tsien, bioquímico americano que compartilhou o Prêmio Nobel de Química de 2008, especulou água-viva pode mudar a cor de sua bioluminescência da mudança de pressão da mudança sua profundidade. No entanto, a população de águas-vivas em Friday Harbor, Washington, sofreu um colapso, dificultando o estudo do animal em seu habitat natural.
Embora a importância da fluorescência para a água-viva não seja clara, o efeito da proteína na pesquisa científica é impressionante. Pequenas moléculas fluorescentes tendem a ser tóxicas para as células vivas e afetadas negativamente pela água, limitando seu uso. A GFP, por outro lado, pode ser usada para ver e rastrear proteínas nas células vivas. Isso é feito juntando-se ao gene para GFP no gene de uma proteína. Quando a proteína é produzida em uma célula, o marcador fluorescente é anexado a ela. Acender uma luz na célula faz a proteína brilhar. Microscópio Fluorescente é usado para observar, fotografar e filmar células vivas ou processos intracelulares sem interferir com elas. A técnica trabalha para rastrear um vírus ou bactéria quando infecta uma célula ou para rotular e rastrear células cancerígenas. Em poucas palavras, a clonagem e o refino da GFP tornaram possível aos cientistas examinar o mundo microscópico dos vivos.
Melhorias no GFP tornaram-no útil como biossensor. As proteínas modificadas atuam como máquinas moleculares que reagem a mudanças na pH ou concentração ou sinal de íons quando as proteínas se ligam umas às outras. A proteína pode sinalizar que a lâmpada é fluorescente ou se pode emitir certas cores dependendo das condições.
A experimentação científica não é o único uso para uma proteína verde fluorescente. O artista Julian Voss-Andreae cria esculturas de proteínas com base na estrutura em forma de barril da GFP. Os laboratórios incorporaram a GFP ao genoma de uma variedade de animais, alguns para uso como animais de estimação. A Yorktown Technologies se tornou a primeira empresa a comercializar o peixe-zebra fluorescente chamado GloFish. Os peixes de cores vivas foram originalmente desenvolvidos para rastrear a poluição da água. Outros animais fluorescentes incluem ratos, porcos, cães e gatos. Plantas fluorescentes e fungos também estão disponíveis.