Wykupienie dostępu pozwoli Ci czytać artykuły wysokiej jakości i wspierać niezależne dziennikarstwo w wymagających dla wydawców czasach. Rośnij z nami! Pełna oferta →
Każda komórka żywego organizmu przypomina miniaturową fabrykę, w której działają tysiące różnych białek. Bez specjalnego "podświetlacza" nie sposób było je od siebie odróżnić, bo nawet przez mikroskop elektronowy wyglądają jak obserwowane z okna samolotu miasto. Odkrycie białka GFP (green fluorescent protein) okazało się przełomem.
- To jedyne w swoim rodzaju białko. Dzięki temu, że świeci światłem fluorescencyjnym, jest idealnym "znacznikiem" do identyfikacji białek w komórkach - wyjaśnia prof. Andrzej Jerzmanowski z Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego i Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN. - Kiedy za jego pomocą podświetlimy białko, które chcemy obserwować w komórce, łatwo możemy śledzić jego działanie, bo jest ono widoczne tak jak obserwowany z lotu ptaka przesuwający się świetlny punkt w lesie. Dzięki temu możemy poznać jak działają rozmaite białka w naszych komórkach.
Białko GFP pozwala śledzić rozwój embrionów i komórek nerwowych w mózgu oraz obserwować przerzuty komórek nowotworowych. Wykorzystuje się je także do obserwacji procesów tworzenia się komórek podczas regeneracji narządów oraz tworzenia się tkanek z pojedynczych komórek.
***
Osamu Shimomura jako pierwszy na świecie wyizolował GFP 46 lat temu z meduzy Aequorea victoria. Wtedy jego celem nie było zrewolucjonizowanie badań w zakresie biologii molekularnej ani metod diagnostyki medycznej. Ciekawiło go przede wszystkim, dlaczego meduza świeci zielonym światłem. Badania rozpoczął w 1960 r., kiedy z Japonii trafił do Princeton. Odkrył, że meduza emituje zielone światło fluorescencyjne z małych fotoorganów znajdujących się w jej płaszczu. Kiedy zielone pierścienie uzyskane z płaszczy ok. 20 - 30 meduz ścisnął w jedwabnej siatce, wypłynął z nich świecący płyn. Shimoura pojechał do Friday Harbor w Waszyngtonie, żeby wyizolować ekstrakt odpowiedzialny za emisję światła.
Badacz wspomina, że do badań musiał zebrać ponad milion meduz Aequorea victoria. Udało mu się odkryć, że meduza ta emituje światło dzięki temu, że uwalnia jony wapnia. Te łączą się z białkami, które badacz nazwał aequorin. Białka te pod wpływem jonów wapnia świecą na niebiesko. Kiedy niebieskie światło jest pochłaniane przez białko GFP, wokół pierścienia meduzy roztacza się zielone światło. Centrum emisji świetlnej GFP stanowią ułożone w szczególny sposób aminokwasy.
Odkrycie Shimomury niemal natychmiast zyskało aplauz w środowiskach naukowych. Już w latach 70. GFP wykorzystywano do obserwacji białek w komórkach i ich współdziałania. Okazało się, że białko to jest nieczułe na zewnętrzne fluktuacje - świeci w każdym środowisku i jest nietoksyczne. Zaczęto je wykorzystywać do badania relacji, jakie zachodzą między poszczególnymi organellami komórkowymi, np. między jądrem komórkowym a mitochondriami.
***
Drugi noblista, Martin Chalfie zaczął wykorzystywać do "podświetlania" komórek nie samo białko GFP, lecz gen, który je koduje. To był kolejny krok. - Dzięki temu gen kodujący białko GFP można przetransponować do dowolnego organizmu i połączyć go z innym genem, kodującym białko, które nas interesuje, np. z genem kodującym insulinę. Wówczas białko, które chcemy obserwować w komórce, jest wyraźnie widoczne, ponieważ świeci - mówi prof. Jerzmanowski.
Roger Y. Tsien, trzeci laureat tegorocznej Nagrody Nobla jeszcze bardziej udoskonalił sposoby obserwacji białek za pomocą GFP. Za pomocą mutacji genetycznych, stworzył białka fluoryzujące w innych kolorach: żółtym (YFP), cyjanowym (CFP), niebieskim (BFP) i czerwonym (RFP). Połączył gen kodujący GFP z genami białek o różnych spektrach emisji światła. To pozwoliło obserwować działanie w komórce wielu białek jednocześnie. Bo w epoce molekularnej, w jakiej żyjemy, najistotniejsze stało się obserwowanie życia na poziomie komórek i cząsteczek.
