Hoe Een Kwallenproteïne De Wetenschap Transformeerde

{h1}

Een eiwit geïsoleerd uit kwallen in de jaren zestig heeft biologisch onderzoek getransformeerd.

Tegenwoordig kunnen wetenschappers nagaan hoe kankercellen zich verspreiden, hoe hiv-infecties zich ontwikkelen en zelfs welke man uiteindelijk het ei van een vrouwelijke fruitvlieg bevrucht. Deze en vele andere onderzoeken die inzicht bieden in de menselijke gezondheid, hebben allemaal baat bij een groen, gloeiend eiwit dat voor het eerst wordt aangetroffen in een zeedier.

Van zijn bescheiden begin in de lichamen van een bepaalde soort kwallen, heeft groen fluorescerend eiwit, kortweg GFP, het biomedisch onderzoek getransformeerd. Met behulp van een gen dat instructies draagt ​​om GFP te maken, kunnen wetenschappers onschadelijke glow-in-the-dark-tags aan geselecteerde eiwitten hechten, zowel in cellen in laboratoriumschalen als in levende wezens, om hun activiteit bij te houden. Het is alsof je een zaklamp op de innerlijke werking van cellen schijnt. Platwormen, kikkervisjes en zebravis behoren tot de wezens waarvan de onderdelen zijn geprogrammeerd om te gloeien in naam van de wetenschap.

Afzonderlijke eiwitten in menselijke cellen zijn te klein om zelfs onder een microscoop te zien, maar de manieren waarop ze vormen, vouwen en interacteren zijn essentieel voor het leven - dus een glimp opvangen van hen in actie is van onschatbare waarde. Bijvoorbeeld, het vastmaken van GFP aan insulineproducerende cellen in de alvleesklier heeft onderzoekers geholpen bestuderen hoe ze zijn gemaakt, wat nieuwe diabetesbehandelingen zou kunnen helpen. Door fruitvliegsperma te labelen met GFP wordt ook inzichtelijk gemaakt hoe bepaalde geslachtscellen hun kansen op bevruchting maximaliseren.

GFP kan ook worden gebruikt om aspecten van de intracellulaire omgeving te bestuderen, zoals de pH- of calciumconcentratie van een cel.

Ancient Origins

GFP klinkt misschien als een futuristisch, sci-fi-materiaal, maar het bestaat al meer dan 160 miljoen jaar. Het eiwit komt van nature tot uitdrukking in de Noord-Amerikaanse kwal Aequorea victoriaen werkt door energie te absorberen van blauw licht in de omgeving en een groene gloed in reactie daarop uit te zenden. Wetenschappers weten niet waarom deze kwallen hun gloed ontwikkelden, maar een hypothese is dat het hen helpt roofdieren af ​​te weren.

Kwallen zijn niet de enige bioluminescente (het maken van hun eigen gloed) wezens op de planeet. Anders gekleurde gloeiende eiwitten komen van nature voor in meer dan honderd soorten, inclusief vuurvliegjes en koralen. Veel van deze fluorescente eiwitten worden gebruikt om nieuwe gekleurde tags voor onderzoek af te leiden.

Een groen fluorescerend eiwit zorgt ervoor dat fruitvliegsperma groen wordt.

Een groen fluorescerend eiwit zorgt ervoor dat fruitvliegsperma groen wordt.

Credit: Catherine Fernandez en Jerry Coyne.

GFP blijft echter speciaal omdat het spontaan in de juiste vorm wordt gevouwen wanneer het is gemaakt, klaar om te gloeien zonder hulp van extra chemicaliën, enzymen of andere stoffen.

Een gewaardeerde proteïne

GFP-onderzoek had de tijd om op het podium te schitteren in 2008 toen Martin Chalfie, Osamu Shimomura en Roger Tsien de Nobelprijs voor scheikunde ontvingen voor hun ontdekking en ontwikkeling van GFP.

Shimomura haalde in de jaren zestig eerst het gloeiende eiwit uit kwallen en isoleerde vervolgens het gen dat de instructies draagt ​​om het te maken. Dit stelde onderzoekers in staat om het gen in vrijwel elk ander dier te introduceren door middel van fokken of door het gebruik van technieken zoals virussen om het genetische materiaal af te leveren. Zolang een dier het gen heeft, kan het GFP produceren - wat kan worden gebruikt om specifieke delen van een dier te verlichten, zoals spiercellen of hersencircuits.

Deze gloeiende kikkervisjes hadden het gen voor groen fluorescerend eiwit geïntroduceerd toen ze embryo's waren.

Deze gloeiende kikkervisjes hadden het gen voor groen fluorescerend eiwit geïntroduceerd toen ze embryo's waren.

Dankbetuiging: Jonathan Slack, University of Minnesota.

Chalfie's werk aan het begin van de jaren negentig maakte GFP tot een krachtig hulpmiddel voor het bestuderen van genexpressie. Tsien's werk in de daaropvolgende jaren produceerde een heel palet van kleuren die langer en helderder gloeiden, waardoor onderzoekers tegelijkertijd veel verschillende moleculen konden bestuderen.

De ontdekking van GFP opende de deur naar opwindende nieuwe wetenschappelijke mogelijkheden, zoals het zien hoe specifieke sets cellen zich gedragen tijdens de embryonale ontwikkeling, bestuderen hoe cellen afsterven tijdens een proces dat apoptose wordt genoemd en zelfs nieuwe manieren vinden om fluorescentie in en uit te schakelen.

Verder gaan dan GFP

GFP is goed voor het bestuderen van cellen, maar het heeft zijn beperkingen. Bij levende zoogdieren worden de fluorescerende kleuren vaak gemaskeerd omdat hemoglobine in het bloed het zichtbare licht absorbeert dat door GFP wordt afgegeven.

Een team van onderzoekers van het Albert Einstein College of Medicine heeft een nieuwe fluorescente probe ontwikkeld met behulp van een bacterieel eiwit. Genummerd iRFP, de sonde zendt bijna-infrarood licht uit. Omdat zoogdierweefsels bijna transparant zijn in infrarood licht, maakt deze sonde het gemakkelijk om in hele organen en organismen te turen.

Tot nu toe is iRFP alleen op muizen getest. Maar als een niet-giftige, niet-invasieve methode zonder straling, zou iRFP een groot potentieel kunnen hebben voor beeldvorming bij mensen.

Kom meer te weten:

  • Green Light: profiel van Marc Zimmer
  • Coole tools op ChemHealthWeb
  • "Green Fluorescent Protein" in 21st Century Genetics

Dit Inside Life Science-artikel is aan WordsSideKick.com gegeven in samenwerking met het National Institute of General Medical Sciences, onderdeel van de National Institutes of Health.


Video Supplement: .




Onderzoek


Modern-Day Witch Hunts Target Men
Modern-Day Witch Hunts Target Men

Creatieve Denkers Meer Waarschijnlijk Om Vals Te Spelen
Creatieve Denkers Meer Waarschijnlijk Om Vals Te Spelen

Science Nieuws


De Maatschappij Is Verdoemd, Beweren Wetenschappers
De Maatschappij Is Verdoemd, Beweren Wetenschappers

'S Werelds Eerste Computeralgoritme, Geschreven Door Ada Lovelace, Verkoopt Voor $ 125.000 Op De Veiling
'S Werelds Eerste Computeralgoritme, Geschreven Door Ada Lovelace, Verkoopt Voor $ 125.000 Op De Veiling

Aliens Hebben De Aarde Bezocht, Ruimte-Ondernemer Robert Bigelow Is Van Mening
Aliens Hebben De Aarde Bezocht, Ruimte-Ondernemer Robert Bigelow Is Van Mening

De Diepste Hydrothermale Ventilatieopeningen Wemelen Van Vreemde Garnalen
De Diepste Hydrothermale Ventilatieopeningen Wemelen Van Vreemde Garnalen

Geen Familieplots, Gewoon Gemeentelijke Begrafenissen In Oude Nederzettingen
Geen Familieplots, Gewoon Gemeentelijke Begrafenissen In Oude Nederzettingen


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com