GFP Die GFP-Revolution

Weder die biochemische noch die genetische Revolution des 20. Jahrhunderts lieferten die erforderlichen Werkzeuge, um die intra- und interzellulären Prozesse auf molekularer Ebene zu untersuchen. Erst Green Fluorescent Protein (GFP)-basierte Techniken erlaubten den detaillierten Blick in die Zelle.

Anbieter zum Thema

TOSOH Bioscience GmbH

Elementar Analysensysteme GmbH

Geniu GmbH

antibodies-online GmbH

Die Qualle Aequorea victoria ist biolumineszent: Mithilfe einer chemischen Reaktion erzeugt sie grünes Licht. Um die molekulare Grundlage der grünen Biolumineszenz von Aequorea victoria zu erforschen, wechselte der japanische Biochemiker Osamu Shimomura 1960 nach Princeton. Zuvor hatte er an der Universität Nagoya über die Biolumineszenz des Muschelkrebses Cypridina promoviert. Nach zweijähriger Arbeit in Princeton konnte er das Protein Aequorin als aktive Komponente der Aequorea Biolumineszenz vorstellen, das in Abhängigkeit von Kalzium blaues Licht abgibt. Da jedoch die Qualle grün leuchtet, suchten die Wissenschaftler weiter und fanden ein anderes Protein, das sich durch starke, grüne Fluoreszenz auszeichnet: das Green Fluorescent Protein - GFP.

Keine andere Entdeckung der Gegenwart hatte einen so starken Einfluss auf die Durchführung und Interpretation biologischer Experimente. Das zeigen u.a. rund 20 000 Publikationen, die seit 1992 zu diesem Thema veröffentlicht wurden. Der amerikanische Biologe Martin Chalfie setzte GFP als Erster zur Fluoreszenzmarkierung von Genen ein. Für seine Forschungen erhielt er 2008 gemeinsam mit Osamu Shimomura und Roger Y. Tsien den Nobelpreis für Chemie.

Derzeit wird GFP am häufigsten zur Beobachtung von Proteinen bezüglich ihres Vorkommens und ihrer Bewegung im Körper oder in Zellen sowie ihrer chemischen Reaktionen genutzt. Oft werden die Proteine als Fusionsproteine mit GFP exprimiert, da einerseits das Protein trotz angehängtem GFP seine native Form und Aktivität behält und andererseits GFP auch als Bestandteil eines Proteinkomplexes fluoresziert.

Anwendungsbereiche des GFP

GFP-ähnliche Proteine ermöglichen die Beobachtung einer stets anwachsenden Anzahl an Phänomenen in lebenden Zellen und Organismen wie Genexpression, Proteinlokalisierung, die Interaktionen zwischen Proteinen, Zellteilung, Chromosomenreplikation, intrazelluläre Transportwege, Organellenvererbung und sogar die Bestimmung von Vorkommen und Konzentrationen ganzer Proteasome eines Organismus. Sie werden zur Bestimmung der Nervenzellschäden in der Alzheimerforschung eingesetzt, zur Beobachtung der Tumorstreuung in der Krebsforschung und zur Verfolgung der Entwicklung insulinproduzierender Betazellen im wachsenden Embryo in der Diabetesforschung.

Inzwischen gibt es viele synthetische GFP-Varianten mit verbesserter Photostabilität und stärkerer Helligkeit, anderen Emissionsspektra oder welche, die bei höheren Temperaturen eigensetzt werden können als im Pazifischen Ozean, der Heimat von Aequorea victoria, üblich. Roger Yonchien Tsien entwickelte GFPs in anderen Farben als grün, sodass in nur einem Experiment zwei verschiedene Gene oder Proteine untersucht werden konnten und z.B. sich das gleichzeitige Auftreten im gleichen Gewebestück nachweisen lässt.

* A.-L. Marwedel, antibodies-online, 52074 Aachen

(ID:291243)