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Lexikon der Biochemie: grünfluoreszierendes Protein

grünfluoreszierendes Protein, GFP, ein aus der pazifischen Qualle Aequorea victoria isoliertes Protein, das unter Anregung mit längerwelligem UV-Licht intensive grüne Fluoreszenz zeigt. Die Tertiärstruktur des GFP besteht aus einem fassartig geschlossenen elfsträngigen β-Faltblatt (β-Barrel), das von einer zentralen α-Helix durchzogen wird. Der Fluorophor des GFP wird autokatalytisch aus der Tripeptidsequenz Ser65-Tyr66-Gly67 der 238 Aminosäurebausteine umfassenden Peptidkette gebildet, wobei durch Zyklisierung und Oxidation ein p-Hydroxybenzyliden-imidazolinon entsteht. Die fluorophore Gruppierung unterbricht die koaxiale α-Helix und befindet sich, sehr gut abgeschirmt vom Lösungsmittel, im Zentrum des GFP. Der Qualle ermöglicht das GFP Biolumineszenz mit hoher Energieausbeute, in dem es Anregungsenergie aus der Chemilumineszenz-Reaktion des Proteins Aequorin strahlungsfrei absorbiert und mit einer etwa dem Fluorescein vergleichbaren Quantenausbeute von 0,72-0,85 abstrahlt. GFP zeigt auch bei der rekombinanten Expression in eukaryontischen oder bakteriellen Wirtszellen in Abwesenheit exogener Substrate und Cofaktoren intensive, direkt sichtbare Fluoreszenz. Damit kann es als biologische Sonde zur Untersuchung der Genexpression sowie zur Lokalisierung von Proteinen in lebenden Zellen verwendet werden. Durch Protein-Engineering wurden effizientere GFP-Mutanten entwickelt, die auch mit dem Untersuchungsprotein fusioniert direkt durch Fluoreszenzmikroskopie in vivo nachweisbar sind. [M. Chalfie et al. Science 263 (1994) 802; A. B. Cubitt et al. Trends Biochem. Sci. 20 (1995) 448]

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