Зелёный флуоресцентный белок (GFP) презентация

и биотехнологии

Красноярск - 2009

и Роджер Цянь «за открытие и разработку методов использования зеленого флуоресцентного белка».
Этот белок широко применяется во всём мире для изучения физиологических процессов на клеточном и организменном уровне, а также экспрессии генов.

Зелёный флуоресцентный белок

Светящиеся зелёным фосфорическим светом медузы Aequorea victoria — организм, в котором был открыт зелёный флуоресцентный белок.
Фото с сайта http://biomolecula.ru

впервые выделил GFP у медуз, которые обитают в водах западного побережья Северной Америки. В течение 20 лет, начиная с 1967 года, он каждое лето выезжал в район Фрайди Харбор, штат Вашингтон, и собирал по 3 тысячи и более медуз в день.

Зелёный флуоресцентный белок

Фото с сайта http://strf.ru/

широко применяемых в наши дни методов использования зеленого флуоресцентного белка. В 1994 году была опубликована статья Чалфи с соавторами, где сообщается об успешном внедрении этого белка в клетки кишечной палочки и почвенной нематоды (круглого червя) Caenorhabditis elegans и намечены возможные способы его использования в цитофизиологических и молекулярно-генетических исследованиях.

Зелёный флуоресцентный белок

Фото с сайта http://strf.ru/

Цяня и его лаборатории позволили разобраться в механизме флуоресценции этого белка и выработать (производя мутации в кодирующем его гене) новые его разновидности, в частности светящиеся не зеленым, а другими цветами. Благодаря этому достижению теперь в распоряжении исследователей имеется большой набор разных маркеров, которые можно одновременно использовать для изучения процессов, происходящих с разными клетками или белками.

Зелёный флуоресцентный белок

Фото с сайта http://strf.ru/

флуоресцентный белок (GFP, green fluorescent protein), нашедший широчайшее применение в цитофизиологических, биохимических и генетических исследованиях во всём мире. Фотография сделана первооткрывателем зеленого флуоресцентного белка Нобелевским лауреатом по химии 2008 года Осаму Симомурой. С сайта Лаборатории морской биологии (www.mbl.edu)

Зелёный флуоресцентный белок

белок для исследования экспрессии генов, внедряя его в клетки лабораторных модельных объектов — кишечной палочки (Escherichia coli) и почвенной нематоды Caenorhabditis elegans. На фото показана личинка нематоды C. elegans. ALMR и PLMR — два рецепторных нейрона, ответственные за тактильную чувствительность. Тела нейронов выглядят как яркие светящиеся точки, а их аксоны — как отходящие от них бледные линии. Треугольники указывают на гомологичные клетки, расположенные на другой стороне тела червя (они светятся не так ярко, потому что не в фокусе). Толстая стрелка указывает на ветвь нервного кольца, связанную с нейроном ALMR, а тонкие стрелки — на слабо светящиеся тела других нейронов. В настоящее время подобные методы успешно используются во множестве лабораторий разных стран. Иллюстрация из статьи Мартина Чалфи с соавторами (Chalfie et al., 1994) в журнале Science.

Зелёный флуоресцентный белок

Фото с сайта http://nobelprize.org/

белкáми (их молекулярный вес около 30 кДа, что позволяет «слить» их с большинством клеточных белков без заметного влияния на функции последних).
Клетку фотографируют при облучении ультрафиолетом через зелёный и красный светофильтры, и потом накладывают изображения на изображение клетки в видимом свете (серый).
В результате получается довольно точная картина локализации разных белков в клетке и относительно друг друга.

Зелёный флуоресцентный белок

Фото с сайта http://biomolecula.ru/

для изучения функций клеток и белков в живых организмах. Белки – это химические инструменты жизни, они контролируют большинство процессов, происходящих в живой клетке. Каждый процесс в живом организме происходит благодаря механизму тысяч белков, такие как гемоглобин, антитела и инсулин. Некоторые сбои в работе белков приводят к болезням. Таким образом, изучение роли различных белков в функционировании организма оказывается фундаментальной задачей для биологии. Используя ДНК-технологию, учёные соединяют GFP к интересующему, но к тому же невидимому, белку. GFP функционирует как маленький фонарь, активируемый ультрафиолетовым светом. Зелёное свечение помогает учёным  отслеживать эти белки в организме.

Зелёный флуоресцентный белок

Фото с сайта http://nobelprize.org/

красный флуоресцентный белок.
Справа: Опухоль мозга, экспрессирующая флуоресцентные белки. Этот приём иллюстрирует возможность использования флуоресцентных белков для прижизненной окраски целого организма или его частей. Следует отметить, что такие маркеры в будущем может смогут предупреждать людей о начальных стадиях серьёзных заболеваний.

Зелёный флуоресцентный белок

Фото с сайта http://biomolecula.ru/

в разных сочетаниях флуоресцентных белков трех разных цветов, полученных на основе зеленого флуоресцентного белка. Роджер Цянь, разделивший Нобелевскую премию по химии 2008 года с двумя другими учеными, изучил физико-химические причины свечения зеленого флуоресцентного белка и с помощью прицельных мутаций в его гене получил гены флуоресцентных белков других цветов. Использование таких белков, в частности, облегчает изучение связей между множеством нейронов головного мозга.
Фото © AP Photo/Harvard University, Livett-Weissman-Sanes-Lichtman с сайта www.nytimes.com

Зелёный флуоресцентный белок

и художников, и теперь целое направление — SCIART — развивается и за рубежом, и в России.

Пейзаж с закатом в Сан-Диего, написанный колониями бактерий, высаженных на питательную среду в чашке Петри. В разных колониях синтезируются флуоресцентные белки разного цвета, полученные на основе зеленого флуоресцентного белка медузы Aequorea.
Художник — Натан Шейнер (Nathan Shaner), сотрудник лаборатории Роджера Цяня, фотограф — Пол Штейнбах (Paul Steinbach).

Фото с сайта upload.wikimedia.org

Зелёный флуоресцентный белок

встраивают в геном бактерий, устойчивых к действию мышьяка, и добавляют эти бактерии в исследуемую воду. Если в результате вода начнёт светиться зелёным — то даже неспециалисту будет понятно, что пить её, пожалуй, не стоит.
Большой ажиотаж вызвало получение в одной из лабораторий Тайваня зеленых светящихся поросят. Впрочем, они были выведены, по-видимому, не столько в рекламных целях, сколько для изучения процессов развития органов и тканей, но это тот случай, когда научные достижения настолько эффектны, что привлекают внимание широких кругов публики.

Зелёный флуоресцентный белок