Che cos'è la proteina fluorescente verde?
La proteina fluorescente verde (GFP) è una proteina presente in una specie di medusa, Aequorea victoria , che si trova nel Nord Pacifico. La fluorescenza è un fenomeno in base al quale alcune sostanze assorbono energia dalle radiazioni elettromagnetiche, come la luce, ed emettono energia a una lunghezza d'onda diversa, normalmente più lunga. Il bagliore verde prodotto da GFP risulta da esso assorbendo la luce blu e ultravioletta relativamente ad alta energia ed emettendolo come luce verde, che ha una lunghezza d'onda più lunga e meno energia; diventerà quindi verde quando esposto alla luce ultravioletta invisibile. Il GFP è di particolare interesse per i biologi in quanto, a differenza della maggior parte delle altre proteine fluorescenti, fluorescente da solo senza la necessità di alcuna interazione con altre molecole. Poiché è una proteina interamente composta da amminoacidi, ciò significa che gli organismi possono essere geneticamente ingegnerizzati per produrlo, dando origine a una vasta gamma di applicazioni in vari campi della biologia.
La bioluminescenza si verifica in molti organismi marini. Nel caso di Aequorea victoria , una sostanza chemiluminescente chiamata aequorin emette luce blu quando si combina con gli ioni calcio. Questa luce viene quindi assorbita dalla proteina fluorescente verde per produrre un bagliore verde. È stato scoperto che numerosi altri organismi marini contengono queste sostanze, ma non è chiaro il motivo per cui si sono evoluti per produrre questo bagliore o cambiare il colore dal blu al verde. Un suggerimento, basato su prove sperimentali che il GFP incandescente può rilasciare elettroni, è che il GFP potrebbe agire come un donatore di elettroni attivato dalla luce, in modo simile alla clorofilla nelle piante verdi.
La proteina fluorescente verde ha una struttura complessa. La parte fluorescente - nota come cromoforo fluorescente - è costituita da tre aminoacidi, tirosina, glicina e serina o treonina, uniti a forma di anello. Questo è contenuto in una struttura cilindrica che protegge il cromoforo dal contatto con altre molecole, una caratteristica che è cruciale per la fluorescenza, poiché il contatto con molecole d'acqua dissiperebbe altrimenti l'energia utilizzata per produrre il bagliore verde.
GFP ha dimostrato di essere estremamente utile in campi come la genetica, la biologia dello sviluppo, la microbiologia e la neurologia. Può essere usato per etichettare proteine specifiche all'interno di un organismo per vedere dove e quando sono espresse; la parte del DNA dell'organismo che codifica per la proteina di interesse può essere ingegnerizzata per sintetizzare anche la GFP, permettendo così il tracciamento della proteina all'interno delle cellule viventi usando la luce ultravioletta. I virus possono anche essere taggati in questo modo, consentendo il monitoraggio delle infezioni negli organismi viventi. Le proteine fluorescenti verdi possono anche essere modificate per fluorescenza in molti altri colori, aprendo nuove possibilità. Uno di questi è stata la creazione di topi transgenici con varie combinazioni di proteine fluorescenti espresse nei neuroni, che consentono di studiare in dettaglio i percorsi neuronali nel cervello.
Altre applicazioni sono state trovate al di fuori della biologia. Uno sviluppo controverso è l'ingegneria degli animali domestici fluorescenti. Sono stati creati animali geneticamente modificati che producono proteine fluorescenti verdi e comprendono pesci, ratti, maiali e un coniglio.