Wie eine Qualle Protein Science verwandelt

In diesen Tagen können Wissenschaftler nachvollziehen, wie Krebszellen verbreiten, wie HIV-Infektionen Fortschritte machen und sogar männliche landet eine weibliche Fruchtfliege Ei befruchten. Diese und viele andere Studien, die einen Einblick in alle menschliche Gesundheit anbieten profitieren von einer grünen, leuchtenden Protein in einem Meerestier zuerst gefunden.

Von seinen bescheidenen Anfängen in den Körpern von einer bestimmten Art von Quallen verwandelt grün fluoreszierendes Protein oder GLP für kurze, biomedizinischen Forschung. Mit Hilfe eines Gens, das Anweisungen zu GFP trägt, können Wissenschaftler ausgewählte Proteine, entweder in den Zellen im Labor Gerichte oder Lebewesen, um ihre Aktivitäten zu verfolgen harmlos Glow-in-the-Dark-Tags zuordnen. Es ist wie eine Taschenlampe auf das Innenleben der Zellen scheint. Plattwürmer, Kaulquappen und Zebrafisch gehören zu den Kreaturen, deren Teile programmiert haben, im Namen der Wissenschaft zu glühen.

Einzelne Proteine in den menschlichen Zellen sind zu klein, um auch unter dem Mikroskop zu sehen, aber die Art und Weise sie bilden, Falten und interagieren sind lebensnotwendig – also Fang einen Blick auf sie in Aktion von unschätzbarem Wert ist. Z. B. GFP zuweisen Insulin-produzierenden Zellen der Bauchspeicheldrüse hat dazu beigetragen, dass Forscher untersuchen, wie sie gebildet werden, die neue Diabetes Therapien informieren könnten. Fruchtfliege Spermien mit GFP-Tagging ist ebenso beleuchtet wie bestimmte Geschlechtszellen maximieren Sie ihre Chancen auf eine Befruchtung.

GFP kann auch verwendet werden, um Aspekte der intrazellulären Umgebung, z. B. eine Zelle pH oder Calcium-Konzentration zu studieren.

Antike Ursprünge

GFP klingt wie ein futuristischer, Sci-Fi-Material, aber es ist tatsächlich schon seit mehr als 160 Millionen Jahren. Das Protein drückt sich natürlich in der nordamerikanischen Qualle Aequorea Victoria, und arbeitet durch die Absorption von Energie aus blauem Licht in der Umgebung und emittieren ein grünes Leuchten auf. Wissenschaftler wissen nicht, warum diese Quallen ihr Glühen entwickelt, aber eine Hypothese ist, dass es ihnen hilft, Raubtiere abzuwehren.

Quallen sind nicht nur biolumineszenten (wodurch ihren eigenen Glanz) Lebewesen auf dem Planeten. Verschieden farbige leuchtende Proteine kommen natürlicherweise in mehr als hundert Arten, darunter Glühwürmchen und Korallen. Viele dieser fluoreszierende Proteine dienen neue farbige Tags für Forschung ableiten.

GFP bleibt jedoch besonders, weil es spontan in die richtige Form faltet, wenn es erstellt wird, bereit, Leuchten ohne Hilfe von zusätzlichen Chemikalien, Enzyme oder andere Substanzen.

Ein begehrter Protein

GFP-Forschung hatte seine Zeit, um im Jahr 2008 auf der Bühne glänzen wenn Osamu Shimomura, Martin Chalfie und Roger Tsien den Nobelpreis in Chemie für ihre Entdeckung und Entwicklung der GLP empfangen.

Shimomura zuerst die leuchtende Protein aus Quallen in den 1960er Jahren gewonnen und dann isoliert das Gen, das die Anweisungen zu machen, trägt. So konnten Forscher zur Einführung des Gens in praktisch jedes mögliches andere Tier durch Züchtung oder durch den Einsatz von Techniken wie z. B. Viren, um das genetische Material zu liefern. Solange ein Tier das Gen hat, kann es GFP zu produzieren – die kann verwendet werden, um bestimmte Teile eines Tieres, wie Muskelzellen Leuchten oder Zelle Schaltkreise des Gehirns.

Chalfie die Arbeit in den frühen 1990er Jahren verwandelte GFP in ein leistungsfähiges Werkzeug für die Untersuchung der Genexpression und Tsien Arbeit in den Folgejahren produzierte eine ganze Palette an Farben, die länger und heller, erlauben Forschern glühte, viele verschiedene Moleküle gleichzeitig zu studieren.

Die Entdeckung von GFP öffnete die Tür zu spannenden neuen wissenschaftlichen Möglichkeiten, wie sehen wie bestimmte Gruppen von Zellen verhalten sich während der Embryonalentwicklung, studieren, wie Zellen in einem Prozess namens Apoptose sterben und sogar neue Wege zum Fluoreszenz aktivieren bzw. deaktivieren.

GLP hinausgehen

GFP ist gut für die Untersuchung von Zellen, aber es hat seine Grenzen. In live Säugetiere sind seine fluoreszierenden Farben oft maskiert, da Hemoglobinin das Blut des sichtbaren Lichts absorbiert, die GFP ausstrahlt.

Ein Team von Forschern am Albert Einstein College of Medicine entwickelt eine neue fluoreszierende Sonde über eine bakterielle Protein. Synchronisierte iRFP die Sonde Nah-Infrarot-Licht aussendet. Da Säugetier-Gewebe in Infrarot-Licht fast transparent sind, erleichtert diese Sonde, ganze Organe und Organismen zu schauen.

IRFP wurde bisher nur an Mäusen getestet. Aber als nicht toxisch, nicht-invasive Methode, die Strahlung miteinbezieht, iRFP hätte großes Potential für die Bildgebung beim Menschen.

Weitere Informationen:

• Grünes Licht: Profil von Marc Zimmer
• Coole Tools auf ChemHealthWeb
• "Green Sie Fluorescent Protein" in 21^St Jahrhundert Genetik

Diese im Life Science-Artikel wurde bereitgestellt, um LiveScience in Zusammenarbeit mit dem National Institute of General Medical Sciences, Teil der National Institutes of Health.