โปรตีนเรืองแสงสีเขียวคืออะไร?

โปรตีนเรืองแสงสีเขียว (GFP) เป็นโปรตีนที่เกิดขึ้นในแมงกะพรุนสายพันธุ์ Aequorea victoria ซึ่งพบได้ในมหาสมุทรแปซิฟิกเหนือ การเรืองแสงเป็นปรากฏการณ์ที่สารบางชนิดดูดซับพลังงานจากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นแสงและปล่อยพลังงานที่ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันตามปกติ แสงสีเขียวที่ผลิตโดย GFP นั้นมาจากการดูดซับแสงสีน้ำเงินและรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีพลังงานค่อนข้างสูงและเปล่งเป็นแสงสีเขียวซึ่งมีความยาวคลื่นที่ยาวกว่าและพลังงานน้อยกว่า มันจะเรืองแสงสีเขียวเมื่อสัมผัสกับแสงอัลตราไวโอเลตที่มองไม่เห็น GFP เป็นที่สนใจของนักชีววิทยาโดยเฉพาะซึ่งแตกต่างจากโปรตีนฟลูออเรสเซนต์อื่น ๆ ส่วนใหญ่มันจะเรืองแสงด้วยตัวมันเองโดยไม่จำเป็นต้องมีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลอื่น ๆ เนื่องจากเป็นโปรตีนที่สร้างขึ้นจากกรดอะมิโนทั้งหมดหมายความว่าสิ่งมีชีวิตสามารถถูกดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อผลิตได้ทำให้เกิดการใช้งานที่หลากหลายในสาขาชีววิทยาต่างๆ

การเรืองแสงของสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตทางทะเลมากมาย ในกรณีของ Aequorea victoria สารเคมีที่เรียกว่า aequorin จะเปล่งแสงสีฟ้าเมื่อมันรวมกับแคลเซียมไอออน แสงนี้จะถูกดูดซับโดยโปรตีนเรืองแสงสีเขียวเพื่อสร้างแสงสีเขียว มีสิ่งมีชีวิตทางทะเลอื่น ๆ อีกจำนวนหนึ่งที่พบว่ามีสารเหล่านี้ แต่ก็ยังไม่ชัดเจนว่าทำไมพวกมันถึงวิวัฒนาการในการผลิตแสงนี้หรือเปลี่ยนสีจากสีน้ำเงินเป็นสีเขียว ข้อเสนอแนะหนึ่งข้อซึ่งมีพื้นฐานจากหลักฐานการทดลองที่แสดงว่า GFP ที่เปล่งแสงสามารถปล่อยอิเล็กตรอนได้นั่นคือ GFP สามารถทำหน้าที่เป็นผู้ให้อิเล็กตรอนแบบเปิดใช้แสงในลักษณะที่คล้ายกับคลอโรฟิลล์ในพืชสีเขียว

โปรตีนเรืองแสงสีเขียวมีโครงสร้างที่ซับซ้อน ส่วนของฟลูออเรสเซนต์หรือที่เรียกว่า chromophore เรืองแสงประกอบด้วยกรดอะมิโนสามชนิด, ไทโรซีน, ไกลซีนและซีรีนหรือ ธ รีโอนีน สิ่งนี้บรรจุอยู่ภายในโครงสร้างรูปทรงกระบอกที่ป้องกัน chromophore จากการสัมผัสกับโมเลกุลอื่น ๆ คุณลักษณะที่มีความสำคัญต่อการเรืองแสงเนื่องจากการสัมผัสกับโมเลกุลของน้ำจะทำให้พลังงานที่เกิดจากการเปล่งแสงสีเขียวลดลง

GFP ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์อย่างยิ่งในด้านต่าง ๆ เช่นพันธุศาสตร์ชีววิทยาพัฒนาการจุลชีววิทยาและประสาทวิทยา มันสามารถใช้สำหรับการติดแท็กโปรตีนเฉพาะภายในสิ่งมีชีวิตเพื่อดูว่าพวกเขาอยู่ที่ไหนและเมื่อไหร่; ส่วนหนึ่งของ DNA ของสิ่งมีชีวิตที่มีรหัสสำหรับโปรตีนที่น่าสนใจสามารถออกแบบให้สังเคราะห์ GFP ได้เช่นกันดังนั้นจึงสามารถติดตามโปรตีนภายในเซลล์ที่มีชีวิตได้โดยใช้แสงอัลตราไวโอเลต ไวรัสสามารถติดแท็กด้วยวิธีนี้ทำให้สามารถตรวจสอบการติดเชื้อในสิ่งมีชีวิตได้ โปรตีนเรืองแสงสีเขียวยังสามารถปรับเปลี่ยนให้เรืองแสงในสีอื่น ๆ อีกมากมายเปิดโอกาสใหม่ ๆ หนึ่งในนั้นคือการสร้างหนูดัดแปรพันธุกรรมที่มีการรวมกันของโปรตีนเรืองแสงที่แสดงออกในเซลล์ประสาทซึ่งช่วยให้เส้นทางประสาทในสมองได้รับการศึกษาในรายละเอียด

มีการใช้งานอื่น ๆ ที่พบนอกชีววิทยา การพัฒนาความขัดแย้งหนึ่งคือวิศวกรรมของสัตว์เลี้ยงเรืองแสง สัตว์ดัดแปลงพันธุกรรมที่ผลิตโปรตีนเรืองแสงสีเขียวได้ถูกสร้างขึ้นรวมถึงปลาหนูหมูและกระต่าย