Che cosa sono proteine fluorescenti?

Dopo la scoperta di proteina fluorescente verde (GFP) nel 1961, le proteine fluorescenti sono state fuse alle vari proteine ed enzimi per visualizzarle. Le proteine fluorescenti hanno annunciato una nuova era nel campo di biologia cellulare, permettendo alla visualizzazione in tensione delle molecole e dei trattamenti dentro la cella.

La scoperta di proteina fluorescente verde (GFP)

Due scienziati, Osamu Shimomura e Frank Johnson, isolato due proteine fluorescenti dalle meduse Aequorea Victoria: proteina fluorescente di verde e di aequorin (GFP). Aequorin emette l'indicatore luminoso blu in un modo dipendente del calcio, mentre GFP emette la luce verde una volta irradiato con un indicatore luminoso di 488 nanometro, che egualmente piombo al suo nome. Entrambe queste proteine contribuiscono ai colori fluorescenti nella medusa.

Il gene di GFP è stato clonato nel 1992, ma è stato incorporato soltanto dentro ad altre proteine e molecole parecchi anni più successivamente. Ora, accanto a GFP, le proteine fluorescenti che sono flourescenti nei colori differenti sono state derivate o scoperto state.

Cellule tumorali imaged con un microscopio di fluorescenza. Credito di immagine: Caleb Shutterstock adottivo
Cellule tumorali imaged con un microscopio di fluorescenza. Credito di immagine: Caleb Shutterstock adottivo

È la proteina fluorescente verde (GFP) stabile?

Sia la denaturazione che le mutazioni in residui che circondano il fluorophore possono distruggere la fluorescenza. Tuttavia, GFP ha una struttura stabile in cui gli amminoacidi che sono presenti dentro la sua beta struttura del barilotto sono molto stabili. Ciò piombo ad un alto rendimento quantico della fluorescenza di 80% ed egualmente protegge GFP dai cambiamenti in temperatura, pH e prodotti chimici come urea.

Ci sono parecchi mutanti di GFP in cui questa stabilità di GFP è diminuita, rendente la più suscettibile dei cambiamenti ambientali una volta confrontati al GFP indigeno. Determinate mutazioni che sono state accrescimento più ulteriore anche introdotto la sua stabilità. Per esempio, subire una mutazione il residuo della fenilalanina di GFP piombo alla fluorescenza aumentata a 37 °C.

Proteine fluorescenti blu e ciano

Proteine fluorescenti gialle

La proteina fluorescente gialla (YFP) è una variante mutante di GFP. In questo caso, una mutazione è stata introdotta dopo la scoperta che il residuo della teonina era vicino attuale il cromoforo in GFP.

Per portare la stabilità al momento di dipolo emozionante del cromoforo, questo residuo della teonina era mutato. Ciò piombo per spostarsi da 20 nanometro nella lunghezza d'onda dell'emissione e di eccitazione della proteina fluorescente, piombo alle lunghezze d'onda più lunghe.

YFP più ulteriormente è stato migliorato quello piombo allo sviluppo di proteina o di eYFP fluorescente gialla migliorata. Ciò è una delle proteine fluorescenti più luminose ed è ampiamente usata per gli scopi differenti della rappresentazione. GFP e YFP sono utilizzati in parecchi casi per eseguire la rappresentazione doppia, che è una procedura dove due molecole sono etichettate a due proteine fluorescenti differenti. Di conseguenza, possono essere imaged insieme per prevedere e valutare la loro inter dinamica.

Proteine fluorescenti blu e ciano

La proteina fluorescente blu è stata generata subendo una mutazione un residuo della tirosina ad istidina presente alla posizione 66. Il massimo dell'emissione di questa proteina fluorescente è a 450nm. La mutazione di tirosina alla triptamina provoca una proteina fluorescente che ha un massimo dell'emissione a 500nm. L'ultimo è chiamato ciano proteina fluorescente (o CFP).

Queste proteine non sono ampiamente usate poichè hanno soltanto 25-40% della fluorescenza che è presente in GFP. Tuttavia, con l'arrivo delle proteine multicolori, queste variazioni egualmente stanno esplorande all'immagine con GFP.

Proteine fluorescenti rosse

Le proteine fluorescenti rosse (RFP) possono essere imaged sull'esistenza confocale o sui microscopi del widefield ed egualmente hanno potenza più penetrante. I massimi dell'emissione e di eccitazione del RFP sono 558nm e 583 nanometro, rispettivamente.

L'uso del RFP, tuttavia, è stato ostacolato con parecchie emissioni. Il RFP è un tetramero dell'obbligazione - così, forma i grandi cumuli dentro le celle. Ciò fa l'uso al RFP riferire la posizione di una proteina limitata severamente.

Sebbene GFP possa fondere con successo con parecchie centinaia di proteine, le proteine RFP-coniugate sono spesso tossiche. Alcune varianti del RFP hanno sormontato queste limitazioni. Per esempio, la proteina fluorescente DsRed2 non forma i cumuli ed ha diminuito la tossicità, mentre un'altra variante del RFP (conosciuto come RedStar) ha aumentato la tariffa di maturazione e di luminosità.

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Last Updated: Nov 28, 2018

Dr. Surat P

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Dr. Surat P

Dr. Surat graduated with a Ph.D. in Cell Biology and Mechanobiology from the Tata Institute of Fundamental Research (Mumbai, India) in 2016. Prior to her Ph.D., Surat studied for a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Zoology, during which she was the recipient of an Indian Academy of Sciences Summer Fellowship to study the proteins involved in AIDs. She produces feature articles on a wide range of topics, such as medical ethics, data manipulation, pseudoscience and superstition, education, and human evolution. She is passionate about science communication and writes articles covering all areas of the life sciences.  

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