La GFP è una proteina di media grandezza formata da 238 amminoacidi e con un peso molecolare intorno a 26 kDa. Essa venne estratta e purificata per la prima volta dalla medusa Aequorea Victoria nel 1962 da Shimomura et al. 2. Negli anni successivi furono studiate le proprietà ottiche ad essa associate, tra cui la
fluorescenza e la capacità di emettere nel verde grazie all’interazione con la chemioluminescenza blu dell’acquorina. Più propriamente, fu dimostrato3 che la chemiluminescenza è generata da un complesso ternario, formato dall’acquorina stessa, da una
molecola di ossigeno e dalla colenterazina, un composto organico di piccole dimensioni che emette nel visibile quando viene convertito nella sua forma ossidata. La colenterazina, in presenza di una determinata concentrazione di ioni Ca2+ e mediante l’azione catalitica dell’acquorina, si ossida a colenterammide, una molecola che rilassandosi dallo stato eccitato nel quale si trova a quello fondamentale emette luce a 470 nm. Nel complesso ternario il rilassamento della colenterammide porta ad uno stato eccitato la GFP mediante FRET; l’emissione finale avviene intorno a 503-508 nm, nella regione verde dello spettro (da qui il nome della proteina)3. La luce emessa dalla medusa è necessaria ad attirare il plancton di cui si nutre. Tuttavia, rimane ancora oscura la motivazione biologica dell’accoppiamento ottico tra le due proteine. L’ipotesi più accreditata chiama in causa la bassa resa quantica di chemiluminescenza della
colenterazina (0.1)3.
Omologhi non luminescenti della GFP sono presenti anche in altri celenterati, coralli ed anemoni di mare4, 5. Ciò dimostra che l’evoluzione ha decretato anche altre funzionalità per questa famiglia di proteine, tra cui la fotoprotezione4, 5. Tuttavia, la GFP ed i suoi omologhi naturali presentano notevoli differenze per quanto riguarda gli spettri di fluorescenza. Infatti, le
proteine fluorescenti sono caratterizzate da eccitazione ed
emissione spostate nella regione rossa dello spettro elettromagnetico se comparate alla GFP nativa. Per esempio, asFP495 derivante da Anemonia Sulcata mostra un massimo di assorbimento intorno a 580 nm ed un massimo di emissione intorno a 600 nm6.
Esistono, infine, significative differenze anche per quanto riguarda le strutture quaternarie, dato che la GFP a basse concentrazioni7, 8 esiste essenzialmente come monomero, mentre vari omologhi si presentano come dimeri o tetrametri9.
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