Vihreä fluoresoiva proteiini

Vihreä fluoresoiva proteiini Tämän kuvan kuvaus, myös kommentoitu alla Vihreä fluoresoiva proteiini, joka näkyy kokonaisena vasemmalla ja oikealla auki kromoforin osoittamiseksi ( PDB  1GFL ) Proteiinidomeeni
Pfam PF01353
Pfam- klaani CL0069
InterPro IPR011584
SCOP 1
SUPERFAMILY 1

Vihreä fluoresoiva proteiini (usein lyhennetty GFP , Englanti "  vihreä fluoresoiva proteiini  ") on proteiini, jolla on se ominaisuus säteilee fluoresenssi väri vihreä . Johdettu meduusa ( Aequorea victoria ), tämä proteiini on luontaisesti fluoresoiva vaikutuksesta entsyymin, aequorein, joka on lusiferaasi , joka toimii kalsiumin läsnä ollessa. Sen geeni voidaan fuusioida in vitro proteiinin geenin kanssa, jota halutaan tutkia. Rekombinanttigeeni sitten uudelleen sisään solut tai alkion , joka sitten tiivistetään fuusioproteiini , joka on sitten fluoresoiva. Sitten se voidaan havaita esimerkiksi fluoresenssimikroskoopilla . Tämä menetelmä mahdollistaa proteiinien tutkimisen niiden luonnollisessa ympäristössä: elävässä solussa. Löytö ja sovellukset PFM kruunattiin kanssa Nobelin kemian myönnetty Osamu Shimomura , Martin Chalfie ja Roger Tsien8. lokakuuta 2008.

Rakenne

GFP kuvattiin ensimmäisen kerran vuonna 1962 . Se koostuu 238 aminohaposta, joiden molekyylipaino on noin 27 kDa. Kromofori (aktiivinen keskus vastaa fluoresenssin) koostuu sivuketjujen on glysiini , joka on tyrosiini- ja seriini .
Modifioimattomalla GFP: llä, jota kutsutaan villityypiksi ( villityyppi GFP , wGFP), on kaksi viritysmaximaalia. Ensimmäisen aallonpituus on 395  nm (UV-valo), toisen aallonpituus 475  nm (sininen valo). Suurin emissioaallonpituus on 504  nm . Se on myös valoherkkä, mikä tarkoittaa, että säteilevän fluoresenssin voimakkuutta tehostaa altistuminen ultraviolettifotoneille, ominaisuus menetetään useimmissa myöhemmin tuotetuissa muunnoksissa.

GFP: stä on nyt olemassa erilaisia ​​muunnelmia, jotka on saatu muokkaamalla sitä geenitekniikan avulla. On myös muita fluoresoivia proteiineja muista organismeista kuin A.Victoria  :

On osoitettu, että proteiiniin fuusioitunut GFP voi auttaa sen taittumista geeniekspressionsa aikana .

Muut fluoresoivat proteiinit

Käyttö biologian tutkimuksessa

Periaate

Vihreää fluoresoivaa proteiinia voidaan käyttää reportterigeeninä . Liittyy geeni, se mahdollistaa suoran havainnoinnin ilmentymisen tämän geenin solussa in fluoresenssimikroskoopilla . GFP-proteiinia koodaava geeni sisällytetään organismin genomiin geenin alueelle, joka koodaa mielenkiintoista proteiinia ja jota siten kontrolloidaan samalla säätelysekvenssillä. Soluissa, joissa geeni ilmentyy ja kiinnostava proteiini tuotetaan, GFP syntetisoidaan samanaikaisesti. Siten näistä soluista tulee fluoresoivia, kun taas ne, jotka eivät ilmentää kiinnostavaa geeniä, pysyvät inertteinä fluoresenssimikroskopian valossa .

Edut

GFP: n havaitseminen ei ole invasiivista: se voidaan havaita suoraan valaisemalla näyte tietyn aallonpituisella valolla. Lisäksi GFP on suhteellisen pieni ja inertti molekyyli, joka ei näytä olevan vuorovaikutuksessa minkään kiinnostavan biologisen prosessin kanssa. Koska GFP on monomeeri , se voi diffundoitua nopeasti solujen läpi. Ennen GFP: tä käytetyt reportterigeenit, kuten beeta-galaktosidaasi, sisälsivät organismin tai solujen 'kiinnittämisen' (tappamisen) siten, että niitä voitiin havaita, kun taas GFP kerääntyy eläviin soluihin reaaliajassa, mikä sallii havaita ilmentymisen muutoksia koe. Lisäksi se mahdollistaa näytteen yksilöiden (solujen) vaihtelun mittaamisen. Lopuksi, PFM on perinnöllinen.

Fluoresenssimikroskopia

GFP: n ja siitä johdettujen proteiinien löytäminen on muuttanut perusteellisesti fluoresenssimikroskopiaa ja sen käyttöä solubiologiassa. Vaikka useimmat pienet fluoresoivat molekyylit, kuten fluoreseiini, ovat erittäin myrkyllisiä käytettäessä elävissä soluissa, fluoresoivat proteiinit, kuten GFP, ovat paljon vähemmän vaarallisia näytteessä valaistuina. Tämä on käynnistänyt automatisoitujen järjestelmien kehittämisen muiden proteiinien ilmentymisen seuraamiseksi, joiden geenit on liitetty GFP: n tai muiden vastaavien proteiinien ilmentymiseen. Tätä tekniikkaa voidaan käyttää in vitro tai in vivo .

Sovellukset

GFP-siirtogeenisten rottien uusia linjoja käytetään tutkimuksiin geeniterapiassa sekä regeneratiivisessa lääketieteessä. Tämä johtuu siitä, että useimmat reportterigeenillä leimatut solut aiheuttavat immuunivasteen, kun ne viedään isäntään. Rotan linjat, jotka ilmentävät GFP: tä korkealla tasolla kaikissa soluissaan, voivat toimia solujen lähteenä toisiin isäntiin, mikä ei todennäköisesti aiheuta hylkäämistä. GFP: tä käytetään myös laajalti syöpätutkimuksessa syöpäsolujen merkitsemiseen ja jäljittämiseen. Näitä soluja on käytetty metastaasin mallintamiseen, prosessiin, jolla syöpäsolut leviävät muihin elimiin.

PFM kuvataiteessa

Julian Voss-Andreae , saksalaissyntyinen taiteilija, joka on erikoistunut '' proteiiniveistoksiin '', teki veistoksia GFP-rakenteen pohjalta, mukaan lukien 1,70 metriä pitkä veistos  nimeltään Vihreä fluoresoiva proteiini (2004) ja Teräsmeduusaveistos (2006), korkeus 1,40  metriä. . Jälkimmäinen asennetaan Washington Harbor -yliopiston Friday Harbour -laboratorioihin , joissa Shimomura löysi GFP: n vuonna 1962.

Eduardo Kac , taiteilija, joka käyttää PFM: ää BioArt-teoksissaan.

Katso myös

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Ulkoiset linkit

Huomautuksia ja viitteitä

  1. Kemia: Nobel fluoresoivaksi meduusoja vuonna Liberation 8. lokakuuta, 2008.
  2. Kemian Nobel-palkinto 2008: fluoresoiva meduusa palkittiin . Artikkeli École normale supérieure - DGESCO.
  3. Chalfie M, "  GFP: Lighting up life  ", Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America , voi.  106, n °  25,Kesäkuu 2009, s.  10073-10080 ( PMID  19553219 , DOI  10.1073 / pnas.0904061106 ).
  4. Mark R. Soboleski, Jason Oaks ja William P. Halford, "  Vihreä fluoresoiva proteiini on kvantitatiivinen reportteri geeniekspressiosta yksittäisissä eukaryoottisoluissa  ", The FASEB Journal , voi.  19,tammikuu 2005( PMID  15640280 , DOI  10.1096 / fj.04-3180fje ).
  5. Yuste R, "  Fluoresenssimikroskopia tänään  ", Nature Methods , voi.  2, n o  12,joulukuu 2005, s.  902–4 ( PMID  16299474 , DOI  10.1038 / nmeth1205-902 ).
  6. Chudakov DM, Lukyanov S, Lukyanov KA, “  Fluorescent protein as a toolkit for in vivo imaging  ”, Trends in Biotechnology , voi.  23, n o  12,joulukuu 2005, s.  605–13 ( PMID  16269193 , DOI  10.1016 / j.tibtech.2005.10.005 ).
  7. Remy S, Tesson L, Usal C, Menoret S, Bonnamain V, Nerriere-Daguin V, Rossignol J, Boyer C, Nguyen TH, Naveilhan P, Lescaudron L, Anegon I, “  GFP: n siirtogeenisten rottien uudet linjat regeneratiiviseen lääketieteeseen ja geeniterapiaan  ”, Transgenic Research , voi.  19, n o  5,lokakuu 2010, s.  745–63 ( PMID  20094912 , DOI  10.1007 / s11248-009-9352-2 ).
  8. Kouros-Mehr H, Bechis SK, Slorach EM, Littlepage LE, Egeblad M, Ewald AJ, Pai SY, Ho IC, Werb Z, "  GATA-3 yhdistää kasvaimen erilaistumisen ja levittämisen luminaalisessa rintasyöpämallissa  ", Cancer Cell , lento.  13, n °  2Helmikuu 2008, s.  141–52 ( PMID  18242514 , PMCID  2262951 , DOI  10.1016 / j.ccr.2008.01.011 ).
  9. (sisään) J Voss-Andreae , "  Protein Sculptures: Life's Building Blocks Inspire Art  " , Leonardo , voi.  38,2005, s.  41–45 ( DOI  10.1162 / leon.2005.38.1.41 ).
  10. (in) Alexander Pawlak , "  Inspirierende Protein  " , Physik Journal , vol.  4,2005, s.  12.
  11. (in) "  Julian Voss-Andreae Veistos  " (näytetty 14 kesäkuu 2007 ) .