Qu'est-ce que la protéine fluorescente verte?
La protéine fluorescente verte (GFP) est une protéine présente dans une espèce de méduse, Aequorea victoria , présente dans le Pacifique Nord. La fluorescence est un phénomène par lequel certaines substances absorbent l'énergie du rayonnement électromagnétique, tel que la lumière, et émettent de l'énergie à une longueur d'onde différente, normalement plus longue. La lueur verte produite par GFP résulte de son absorption de la lumière bleue et ultraviolette à relativement haute énergie et de son émission en tant que lumière verte, qui a une longueur d’onde plus longue et moins d’énergie; il sera donc vert lorsqu’il est exposé à une lumière ultraviolette invisible. Les GFP présentent un intérêt particulier pour les biologistes car, contrairement à la plupart des autres protéines fluorescentes, elles fluorescent par elles-mêmes sans aucune interaction avec d'autres molécules. S'agissant d'une protéine entièrement composée d'acides aminés, cela signifie que des organismes peuvent être génétiquement modifiés pour la produire, donnant lieu à un large éventail d'applications dans divers domaines de la biologie.
La bioluminescence se produit dans de nombreux organismes marins. Dans le cas d' Aequorea victoria , une substance chimioluminescente appelée aequorine émet de la lumière bleue lorsqu'elle se combine aux ions calcium. Cette lumière est ensuite absorbée par la protéine fluorescente verte pour produire une lueur verte. On a constaté que plusieurs autres organismes marins contenaient ces substances, mais on ignore pourquoi ils ont évolué pour produire cette lueur ou pour changer la couleur du bleu au vert. Une suggestion, basée sur des preuves expérimentales, selon laquelle une GFP rougeoyante peut libérer des électrons, est que celle-ci pourrait agir en tant que donneur d'électrons activés par la lumière, de la même manière que la chlorophylle dans les plantes vertes.
La protéine fluorescente verte a une structure complexe. La partie fluorescente - connue sous le nom de chromophore fluorescent - est constituée de trois acides aminés, la tyrosine, la glycine et la sérine ou la thréonine, réunies en anneau. Celui-ci est contenu dans une structure cylindrique qui protège le chromophore du contact avec d'autres molécules, une caractéristique cruciale pour la fluorescence, car le contact avec les molécules d'eau dissiperait sinon l'énergie utilisée pour produire la lueur verte.
La GFP s'est révélée extrêmement utile dans des domaines tels que la génétique, la biologie du développement, la microbiologie et la neurologie. Il peut être utilisé pour marquer des protéines spécifiques dans un organisme afin de voir où et quand elles sont exprimées. la partie de l'ADN de l'organisme qui code pour la protéine d'intérêt peut être modifiée pour également synthétiser la GFP, permettant ainsi de suivre la protéine dans des cellules vivantes en utilisant la lumière ultraviolette. Les virus peuvent également être marqués de cette manière, ce qui permet de surveiller les infections chez les organismes vivants. La protéine fluorescente verte peut également être modifiée pour produire une fluorescence dans plusieurs autres couleurs, ouvrant de nouvelles possibilités. L'une d'entre elles a été la création de souris transgéniques avec diverses combinaisons de protéines fluorescentes exprimées dans les neurones, ce qui permet d'étudier en détail les voies neuronales dans le cerveau.
D'autres applications ont été trouvées en dehors de la biologie. Un développement controversé est l'ingénierie des animaux de compagnie fluorescents. Des animaux génétiquement modifiés produisant des protéines fluorescentes vertes ont été créés, notamment des poissons, des rats, des porcs et un lapin.