La proteína verde fluorescente (o GFP, por sus siglas en inglés, green fluorescent protein) es una proteina producida por la medusa Aequorea victoria, que emite bioluminiscencia en la zona verde del espectro visible. El gen que codifica esta proteína está aislado y se utiliza habitualmente en biologia molecular, como marcador.
El 8 de octubre del 2008 los profesores Martin Chalfie(estadounidense), Osamu Shimomura (japonés radicado en los Estados Unidos) y Roger Y. Tsien (estadounidense) han sido galardonados con el Premio Nobel de Química 2008 "por su descubrimiento y desarrollo de la proteína fluorescente verde (GFP)", herramienta indispensable para la biología y la medicina modernas.
Historia
Osamu Shinomura, en los inicios de la década de 1960, fue la primera persona en aislar la GFP a partir de la Aequorea victoria e identificar qué parte era responsable de la fluorescencia. Junto a Frank Johnson, de la Universidad de Washington, aisló una proteína bioluminiscente dependiente del calcio, a la que llamó aequorina, nombre derivado de la medusa con la que trabajaban. Esta proteína emite fluorescencia en la zona azul del espectro. Durante dicho procedimiento, se identificó otra proteína que emitía fluorescencia verdosa al ser iluminada por luz ultravioleta, por lo que le fue dado el nombre de "proteína verde fluorescente".
Durante los años siguientes se verificó que, para emitir fluorescencia, la medusa libera iones de calcio que activan la emisión de luz azul por parte de la aequorina. La GFP, por su parte, absorbe la luz liberada por la primera y produce su característica luz verde. Sin embargo, el potencial de la GFP como marcador no fue reconocido hasta 1987 por Douglas Prasher.
Recientemente se han identificado otras proteínas fluorescentes:la proteína amarilla fluorescente (conocida por su abreviatura en inglés YFP) o la roja (RFP) entre otras. Además, estas proteínas originales han sido modificadas para mejorar su funcionamiento. Uno de los resultados de estas mejoras es la proteína verde fluorescente mejorada (o EGFP, por sus siglas en inglés, "enhanced green florescent protein").
Estructura y espectro de emisión
La estructura de la proteína verde fluorescente se determinó en 1996. Está constituida por 238 aminoacidos, que forman once cadenas beta, cuyo conjunto forma un cilindro, en el centro del cual se encuentra una helice alfa.
La GFP original de la medusa posee dos picos de excitación: uno menor, a 475 NM, y uno mayor, a 395nm. Su pico de emisión está a 509 NM, en la zona verde del espectro.
El trabajo realizado por el estadounidense de 61 años Martín Chalfie, demostró su utilidad a la hora de'iluminar' distintos fenómenos biológicos. Uno de sus primeros experimentos consistió en colorear seis células, hasta ese momento transparentes, del 'Caenorhabditis elegans', uno de los gusanos más estudiados en los laboratorios científicos.
El más joven de los tres galardonados, Roger Y. Tsien, de 56 años, también dedicó gran parte de su trayectoria profesional a esta proteína. Gracias a él, el marcador puede iluminar las células y las proteínas con distintos colores, no sólo el verde fosforescente.
"El poder combinar distintos colores resulta fundamental. Por ejemplo, te permite marcar las células implicadas en un proceso y luego, en distintos colores, las que participan en una fase temprana, media o tardía", destaca Antonio Bernard, jefe del departamento de Cardiología Regenerativa del Centro Nacional de Investigaciones Científicas (CNIC).
El director del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo del CSIC, Acaimo González, también señala otra ventaja de los diferentes colores de la GFP. "En una misma célula puedes introducir diferentes variantes para, por ejemplo, visualizar en rojo el contorno celular, en azul el núcleo, en amarillo el citoesqueleto y el verde el ADN y ver cómo se coordinan entre ellos", indica.
Este investigador, que trabaja en el estudio de células madre con la mosca Drosophila, explica que en sus estudios utiliza habitualmente esta proteína para ver cómo influye el ambiente en las células troncales y cómo se comportan éstas.
En la actualidad, y desde hace aproximadamente una década, es bastante corriente que los expertos inyecten el gen que produce esta proteína para visualizar células. Gracias a ello, se han podido observar procesos hasta ahora invisibles, como el desarrollo de las células nerviosas o el movimiento de las células cancerosas.
Los investigadores suelen utilizar esta proteína como apoyo de sus estudios. Se trata de una herramienta de trabajo, no de una terapia, con la que pueden valorar la eficacia de la inserción de otros genes, cómo actúa un tratamiento a nivel biológico o cómo los vasos sanguíneos dan soporte a ciertos tumores.
Según explica Ricardo Martínez, "el empleo de esta proteína resuelve muchos problemas de identificación. Dentro de la neurobiología, en el estudio del cáncer y en la biología en general es muy útil ya que permite visualizar el procedimiento biológico de incorporación de genes. Un ejemplo de su uso es en el estudio de la angiogénesis. Hay ratones transgénicos que tienen el endotelio de sus vasos marcados con esta proteína", y gracias a que sus venas y arterias presentan un tono fluorescente se puede evaluar algunos procesos tumorales.
Montoya explica que antes de su descubrimiento la única manera de observar las estructuras celulares eran tiñéndolas externamente, eran células fijadas (muertas) y manipuladas. "Ahora, con la GFP se pueden hacer estudios de microscopía en células vivas, intactas y en procesos dinámicos". Hace años, la visualización era como una foto 'fija' de las estructuras y ahora se podría decir que esta proteína permite ver el 'vídeo' en tiempo real de los procesos biológicos.
"En un experimento espectacular, los investigadores fueron capaces de marcar distintas células nerviosas en el cerebro de un ratón con un caleidoscopio de colores", apunta la Academia Sueca en un comunicado.
