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La proteína verde fluorescente (o GFP, por sus siglas en inglés, Green Fluorescent Protein) es una proteína producida por la medusa Aequorea victoria que emite bioluminiscencia en la zona verde del espectro visible. El gen que codifica esta proteína ha sido clonado y se utiliza habitualmente en biología molecular como marcador. Los descubrimientos relacionados a la GFP merecieron el Premio Nobel de Química 2008, en conjunto a los tres investigadores, Dres Shimomura, Chalfie y Tsien que participaron escalonadamente en dilucidar la estructura y función de la proteína. El Dr. Shimomura descubrió y estudió las propiedades de GFP, el Dr. Chalfie usando técnicas de biología molecular logró introducir el gen que codificaba para la GFP en el ADN del gusano transparente C. elegans, e inició la era de GFP como marcador de procesos en células y organismos. Finalmente el Dr. Tsien modificó la estructura de la proteína para producir moléculas que emiten luz a distintas longitudes de onda, extendiendo la paleta de colores de las proteínas. Las proteínas fluorescentes, entre las cuales se encuentra la GFP, son muy versátiles y se utilizan en diversos campos como la microbiología, ingeniería genética, fisiología, e ingeniería ambiental. Permiten ver procesos previamente invisibles, como el desarrollo de neuronas, cómo se diseminan las células cancerosas, o la contaminación de agua con arsénico, por mencionar algunos usos. Con la obtención de proteínas de muchos colores complejas redes biológicas pueden ser marcadas diferencialmente, lo que permite visualizar la biología celular en acción.
HISTORIA
Osamu Shimomura, en los inicios de la década de 1960, fue la primera persona en aislar la GFP a partir de la Aequorea victoria e identificar qué parte era responsable de la fluorescencia. Junto a Frank Johnson, de la Universidad de Washington, aisló una proteína bioluminiscente dependiente del calcio, a la que llamó aequorina, nombre derivado de la medusa con la que trabajaban. Esta proteína emite fluorescencia en la zona azul del espectro. Durante dicho procedimiento, se identificó otra proteína que emitía fluorescencia verdosa al ser iluminada por luz ultravioleta, por lo que le fue dado el nombre de "proteína verde fluorescente".
Durante los años siguientes se verificó que, para emitir fluorescencia, la medusa libera iones de calcio que activan la emisión de luz azul por parte de la aequorina. La GFP, por su parte, absorbe la luz liberada por la primera y produce su característica luz verde. Sin embargo, el potencial de la GFP como marcador no fue reconocido hasta 1987 por Douglas Prasher.
Recientemente se han identificado otras proteínas fluorescentes: entre otras, la proteína amarilla fluorescente (conocida por su abreviatura en inglés YFP) o la roja (RFP) entre otras. Además, estas proteínas originales han sido modificadas para mejorar su funcionamiento. Uno de los resultados de estas mejoras es la proteína verde fluorescente mejorada (o EGFP, por sus siglas en inglés, "enhanced green florescent protein").
Estructura y espectro de emisión
La estructura de la proteína verde fluorescente se determinó en 1996. Está constituida por 238 aminoácidos, que forman once cadenas beta, cuyo conjunto forma un cilindro, en el centro del cual se encuentra una hélice alfa.
La GFP original de la medusa posee dos picos de excitación: uno menor, a 475 nm, y uno mayor, a 395nm. Su pico de emisión está a 509 nm, en la zona verde del espectro
Utilización
Las proteínas fluorescentes, entre las cuales se encuentra la GFP, son muy versátiles y están siendo utilizadas en diversos campos como la microbiología, la ingeniería genética y en fisiología (las neurociencias)
premio nobel
Madir.- Osamu Shimomura, del Laboratorio de Biología Marina (Massachusetts); Martin Chalfie, de la Universidad de Columbia (Nueva York); y Roger Y. Tsien, de la Universidad de California (San Diego), han sido galardonados con el Premio Nobel de Química por "el descubrimiento y desarrollo" de la proteína verde fluorescente (GFP, por sus siglas en inglés), una de las principales herramientas de trabajo de la biociencia moderna.
La proteína GFP se observó por primera vez en la década de los 60 en la medusa 'Aequorea victoria', en la costa oeste de Norteamérica. Osamu Shimomura, nacido en 1928, fue el primero en aislarla y en descubrir que, bajo la luz ultravioleta, la proteína brillaba de color verde fluorescente."El descubrimiento de esta proteína fue un logro biológico digno de destacar, como han hecho ahora", señala a elmundo.es Ricardo Martínez, investigador en el campo de la Neurobiología del Instituto Cajal del Consejo Superior de Investigaciones Científicas.
El trabajo realizado por el estadounidense de 61 años Martin Chalfie, demostró su utilidad a la hora de 'iluminar' distintos fenómenos biológicos. Uno de sus primeros experimentos consistió en colorear seis células, hasta ese momento transparentes, del 'Caenorhabditis elegans', uno de los gusanos más estudiados en los laboratorios científicos.
Por tanto, además de premiar el descubrimiento, en esta ocasión la Academia Sueca ha reconocido los trabajos posteriormente realizados con la ayuda de la GFP. En la actualidad, y desde hace aproximadamente una década, es bastante corriente que los expertos inyecten el gen que produce esta proteína para visualizar células. Gracias a ello, se han podido observar procesos hasta ahora invisibles, como el desarrollo de las células nerviosas o el movimiento de las células cancerosas.
Los investigadores suelen utilizar esta proteína como apoyo de sus estudios. Se trata de una herramienta de trabajo, no de una terapia, con la que pueden valorar la eficacia de la inserción de otros genes, cómo actúa un tratamiento a nivel biológico o cómo los vasos sanguíneos dan soporte a ciertos tumores.
Según explica Ricardo Martínez, "el empleo de esta proteína resuelve muchos problemas de identificación. Dentro de la neurobiología, en el estudio del cáncer y en la biología en general es muy útil ya que permite visualizar el procedimiento biológico de incorporación de genes. Un ejemplo de su uso es en el estudio de la angiogénesis. Hay ratones transgénicos que tienen el endotelio de sus vasos marcados con esta proteína", y gracias a que sus venas y arterias presentan un tono fluorescente se puede evaluar algunos procesos tumorales.
El daño neuronal que sufren los pacientes con Alzheimer o la creación de células productoras de insulina son otros de los campos destacados por la Fundación Nobel y en los que la fluorescencia ha resultado esencial.
Aunque su uso va más allá. Tal y como señala María Montoya, jefe de la Unidad de Microscopía Confocal y Citometría del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas, "hoy en día se utiliza en todos los campos de la investigación sobre todo en biología celular. Además, gracias a la multitud de colores que ha conseguido Roger Tsien también se puede emplear en el estudio de plantas, ya que antes el verde fluorescente no permitía su uso en ellas".
Montoya explica que antes de su descubrimiento la única manera de observar las estructuras celulares eran tiñéndolas externamente, eran células fijadas (muertas) y manipuladas. "Ahora, con la GFP se pueden hacer estudios de microscopía en células vivas, intactas y en procesos dinámicos". Hace años, la visualización era como una foto 'fija' de las estructuras y ahora se podría decir que esta proteína permite ver el 'vídeo' en tiempo real de los procesos biológicos.
Investigaciones 'iluminadas' con la proteína
Por tanto, además de premiar el descubrimiento, en esta ocasión la Academia Sueca ha reconocido los trabajos posteriormente realizados con la ayuda de la GFP. En la actualidad, y desde hace aproximadamente una década, es bastante corriente que los expertos inyecten el gen que produce esta proteína para visualizar células. Gracias a ello, se han podido observar procesos hasta ahora invisibles, como el desarrollo de las células nerviosas o el movimiento de las células cancerosas.
Los investigadores suelen utilizar esta proteína como apoyo de sus estudios. Se trata de una herramienta de trabajo, no de una terapia, con la que pueden valorar la eficacia de la inserción de otros genes, cómo actúa un tratamiento a nivel biológico o cómo los vasos sanguíneos dan soporte a ciertos tumores.
Según explica Ricardo Martínez, "el empleo de esta proteína resuelve muchos problemas de identificación. Dentro de la neurobiología, en el estudio del cáncer y en la biología en general es muy útil ya que permite visualizar el procedimiento biológico de incorporación de genes. Un ejemplo de su uso es en el estudio de la angiogénesis. Hay ratones transgénicos que tienen el endotelio de sus vasos marcados con esta proteína", y gracias a que sus venas y arterias presentan un tono fluorescente se puede evaluar algunos procesos tumorales.
El daño neuronal que sufren los pacientes con Alzheimer o la creación de células productoras de insulina son otros de los campos destacados por la Fundación Nobel y en los que la fluorescencia ha resultado esencial.
Aunque su uso va más allá. Tal y como señala María Montoya, jefe de la Unidad de Microscopía Confocal y Citometría del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas, "hoy en día se utiliza en todos los campos de la investigación sobre todo en biología celular. Además, gracias a la multitud de colores que ha conseguido Roger Tsien también se puede emplear en el estudio de plantas, ya que antes el verde fluorescente no permitía su uso en ellas".
Montoya explica que antes de su descubrimiento la única manera de observar las estructuras celulares eran tiñéndolas externamente, eran células fijadas (muertas) y manipuladas. "Ahora, con la GFP se pueden hacer estudios de microscopía en células vivas, intactas y en procesos dinámicos". Hace años, la visualización era como una foto 'fija' de las estructuras y ahora se podría decir que esta proteína permite ver el 'vídeo' en tiempo real de los procesos biológicos.
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