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Lexikon der Biologie: grünfluoreszierendes Protein

grünfluoreszierendes Protein, Abk. GFP, Protein aus der biolumineszenten Qualle Aequorea victoria (Aequoreidae), das nach Anregung mit blauem Licht grünes Licht emittiert. In der Qualle tritt GFP zusammen mit Aequorin auf – einem Protein, das in Gegenwart von Calcium über Biolumineszenz blaues Licht erzeugt. Dieses blaue Licht wird von GFP aufgefangen und in das bekannte grünliche Meeresleuchten umgesetzt. Die Fluoreszenz erfordert keine exogenen Substrate oder Cofaktoren, der Chromophor (chromophore Gruppen) des Moleküls wird allein durch das Protein selbst gebildet. Dabei wird das Tripeptid Ser65-Tyr66-Gly67 durch Cyclisierung und Oxidation autokatalytisch zu einem Ringsystem umgewandelt. Diese Eigenschaften von GFP machen das GFP-Gen zu einem idealen Reportergen. Um die Aktivität von Promotoren sichtbar zu machen, wird das GFP-Gen unter Kontrolle des untersuchten Promotors stabil oder transient in den Zielorganismus transformiert. In allen Zellen, in denen dieser Promotor aktiv ist, läßt sich dann die grüne Fluoreszenz nachweisen. Dies läßt sich in lebenden Organismen beobachten, so daß auch Untersuchungen zur Dynamik möglich sind. In einem zweiten Ansatz werden Fusionskonstrukte des GFP-Gens mit dem zu untersuchenden Gen hergestellt (Fusionsgen) und dann in den Zielorganismus transformiert. Es entsteht dann ein Fusionsprotein, das in den meisten Fällen noch funktional ist, aber nun fluoreszent markiert ist. Damit lassen sich z.B. innerzelluläre Bewegungen von Proteinen beobachten ( ü vgl. Abb. ). Inzwischen gibt es eine ganze Reihe von Varianten des GFP, wobei etwa sog. codon usage an den jeweiligen Zielorganismus angepaßt ist oder die spektralen Eigenschaften verschoben sind. So wurde durch Mutation des Tyr66 (Tyrosin) zu Histidin eine blauverschobene Variante erzeugt (BFP, blaufluoreszierendes Protein), so daß auch Doppelmarkierungen möglich sind oder die Wechselwirkung von Proteinen mit Hilfe von Resonanzenergietransfer nachweisbar ist.

P.N.



grünfluoreszierendes Protein

1, 2 zwei Schnittebenen (mit Hilfe eines konfokalen Lasermikroskops aufgenommen) von Tabakzellen, die mit einem Fusionskonstrukt aus GFP und einem pflanzlichen Myosin transformiert wurden. Das leuchtende Fusionsprotein heftet sich an bestimmte Actinfilamente, die an dem wachsenden Pol der Zelle sitzen (in Form eines Geflechts) – ein Anzeiger von Zellpolarität. 3 Zelle, die sich auf die Mitose vorbereitet. Der Zellkern wird dabei von einer besonderen Actinstruktur, dem sog. Phragmosom, in die Zellmitte gezogen und organisiert dann dort die Teilungsspindel. Das Phragmosom ist ebenfalls mit dem Myosin-GFP besetzt und wird dadurch in der lebenden Zelle sichtbar.

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