緑色蛍光タンパク質とは？

緑色蛍光タンパク質（GFP）は、北太平洋で見られるクラゲAequorea victoriaの種に発生するタンパク質です。 蛍光とは、特定の物質が光などの電磁放射からエネルギーを吸収し、通常より長い別の波長でエネルギーを放出する現象です。 GFPによって生成される緑色の輝きは、比較的高エネルギーの青色光と紫外光を吸収し、緑色光として放出するために発生します。緑色光は波長が長く、エネルギーが少なくなります。 したがって、目に見えない紫外線にさらされると緑色に光ります。 GFPは、他のほとんどの蛍光タンパク質とは異なり、他の分子との相互作用を必要とせずに単独で蛍光を発するため、生物学者にとって特に興味深いものです。 それは完全にアミノ酸で構成されたタンパク質であるため、これは生物を遺伝子操作してそれを生産できることを意味し、生物学のさまざまな分野で幅広い用途を生み出します。

生物発光は多くの海洋生物で発生します。 Aequorea victoriaの場合、エクオリンと呼ばれる化学発光物質は、カルシウムイオンと結合すると青色光を発します。 この光は緑色の蛍光タンパク質に吸収され、緑色の輝きを生み出します。 他の多くの海洋生物がこれらの物質を含むことがわかっていますが、なぜこのグローを生成したり、青色から緑色に色を変えるように進化したのかは明らかではありません。 光るGFPが電子を放出できるという実験的証拠に基づく1つの提案は、緑色植物のクロロフィルと同様に、GFPが光活性化電子供与体として作用する可能性があるということです。

緑色蛍光タンパク質は複雑な構造を持っています。 蛍光部分-蛍光発色団として知られる-は、3つのアミノ酸、チロシン、グリシン、およびセリンまたはトレオニンのいずれかで構成され、リング状に結合されています。 これは、他の分子との接触から発色団を保護する円筒構造内に含まれています。これは、水分子との接触が緑色のグローを生成するために使用するエネルギーを消散させるため、蛍光にとって重要な機能です

GFPは、遺伝学、発生生物学、微生物学、神経学などの分野で非常に有用であることが証明されています。 生物内の特定のタンパク質にタグを付けて、いつどこで発現するかを確認するために使用できます。 目的のタンパク質をコードする生物のDNAの一部は、GFPを合成するように設計できるため、紫外線を使用して生細胞内のタンパク質を追跡できます。 この方法でウイルスにタグを付けることもでき、生体内の感染を監視できます。 緑色蛍光タンパク質は、他のいくつかの色で蛍光を発するように修飾することもでき、新しい可能性を切り開きます。 これらの1つは、ニューロンで発現される蛍光タンパク質のさまざまな組み合わせを用いたトランスジェニックマウスの作成であり、これにより脳内の神経経路を詳細に研究することができます。

その他のアプリケーションは、生物学以外で発見されています。 論争の的になっている開発の1つは、蛍光ペットのエンジニアリングです。 緑色蛍光タンパク質を産生する遺伝子組み換え動物が作成されており、魚、ラット、ブタ、ウサギが含まれます。