Proteína verde fluorescente para niños
La proteína verde fluorescente (conocida como GFP, por sus siglas en inglés, green fluorescent protein) es una proteína especial que produce una medusa llamada Aequorea victoria. Esta proteína tiene la increíble capacidad de brillar con una luz verde cuando se ilumina, un fenómeno llamado fluorescencia. No hay que confundirla con la bioluminiscencia, que es cuando un ser vivo produce su propia luz.
El gen que contiene las instrucciones para crear la GFP ha sido aislado. Hoy en día, los científicos lo usan mucho en biología molecular como una especie de "marcador". Esto significa que pueden unir este gen a otras cosas para verlas brillar y así estudiar procesos que antes eran invisibles.
El 8 de octubre de 2008, tres científicos muy importantes, Martin Chalfie (de Estados Unidos), Osamu Shimomura (de Japón, que vivía en Estados Unidos) y Roger Y. Tsien (de Estados Unidos), recibieron el Premio Nobel de Química. Se les premió por descubrir y desarrollar la GFP, una herramienta que se ha vuelto esencial para la biología y la medicina modernas.
El Dr. Shimomura fue quien descubrió la GFP y estudió cómo funcionaba. Luego, el Dr. Chalfie usó técnicas de biología molecular para introducir el gen de la GFP en el ADN de un pequeño gusano transparente llamado C. elegans. Esto marcó el inicio de una nueva era, donde la GFP se usaba para marcar y observar procesos dentro de células y organismos vivos. Finalmente, el Dr. Tsien modificó la estructura de la proteína. Así logró crear moléculas que brillaban con diferentes colores, ampliando la "paleta" de colores de estas proteínas.
Las proteínas fluorescentes, como la GFP, son muy útiles. Se usan en muchos campos, como la microbiología, la ingeniería genética y la fisiología. Permiten ver cosas que antes no se podían, como el desarrollo de las neuronas o cómo se mueven ciertas células. Al tener proteínas de muchos colores, los científicos pueden marcar diferentes partes de las células. Esto les permite observar la biología celular en acción.
Contenido
Descubrimiento de la GFP
En la década de 1960, el científico Osamu Shimomura fue el primero en obtener la GFP de la medusa Aequorea victoria. Él descubrió qué parte de la proteína era la responsable de su brillo. Junto con Frank Johnson, de la Universidad de Washington, también aislaron otra proteína que brillaba de color azul, a la que llamaron aequorina.
Mientras trabajaban con la aequorina, notaron que otra proteína emitía una luz verdosa cuando la iluminaban con luz ultravioleta. A esta proteína la llamaron "proteína verde fluorescente".
Con el tiempo, se descubrió que la medusa libera iones de calcio. Estos iones activan la aequorina, que emite luz azul. Luego, la GFP absorbe esa luz azul y la transforma en su característica luz verde. Sin embargo, el gran potencial de la GFP como marcador no se reconoció hasta 1987, gracias a Douglas Prasher.
En 1992, se descifró por primera vez el código genético de la GFP. Pero fue en 1994 cuando Martin Chalfie y otros científicos lograron que la GFP brillara en otros organismos. Esto demostró que el gen de la GFP por sí solo tiene toda la información para producir su brillo. No necesita enzimas especiales de la medusa.
Recientemente, se han descubierto otras proteínas fluorescentes. Por ejemplo, la proteína amarilla fluorescente (YFP) y la roja (RFP). Además, las proteínas originales han sido modificadas para funcionar aún mejor. Un ejemplo es la proteína verde fluorescente mejorada (EGFP), que brilla con más intensidad.
El grupo del Dr. Tsien desarrolló proteínas más pequeñas a partir de la GFP. Luego crearon una serie de proteínas con nombres de frutas, como mPlum, mCherry, mStrawberry, mOrange y mCitrine. Sus nombres se basan en el color de su brillo. Otros investigadores y empresas han añadido nuevos colores a esta brillante gama.
¿Cómo funciona la GFP?
La proteína verde fluorescente tiene una estructura especial. Está formada por 238 unidades llamadas aminoácidos. Estos aminoácidos se pliegan formando una especie de "barril" llamado barril beta. Dentro de este barril hay una parte clave llamada cromóforo.
El cromóforo es un grupo químico que absorbe la luz y luego la emite. Cuando la GFP es iluminada con luz ultravioleta o azul, el cromóforo absorbe esa energía. Luego, libera esa energía emitiendo luz de color verde.
Una característica muy importante de la GFP es que no necesita que se le añadan otras sustancias para brillar. A diferencia de otras proteínas que producen luz, la GFP solo necesita ser iluminada con luz ultravioleta o azul para que emita su fluorescencia.
Los científicos han creado muchas versiones modificadas de la GFP. Estas variantes tienen propiedades diferentes, como un brillo más intenso o la capacidad de emitir luz en distintos colores. Estas mejoras han permitido usar la GFP de muchas más maneras.
Usos de la GFP en la ciencia
Las proteínas fluorescentes, como la GFP, son herramientas muy versátiles. Se usan en muchos campos de la ciencia, como la bioquímica, la microbiología y la ingeniería genética. Permiten a los científicos ver procesos que antes eran invisibles.
Por ejemplo, se pueden usar para observar:
- El desarrollo de las neuronas en el cerebro.
- Cómo se mueven ciertas células en el cuerpo.
- El crecimiento de bacterias.
- La forma en que se propagan algunos virus.
El gran interés en la GFP es que actúa como una señal luminosa. Los científicos pueden introducir el gen de la GFP en células vivas. Una vez dentro, la célula produce la proteína y esta brilla por sí sola, sin necesidad de añadir nada más.
Además, el código genético de la GFP se puede unir al de otras proteínas. Así, la GFP actúa como una "etiqueta" luminosa. Esto permite a los científicos seguir la actividad de esas proteínas en tiempo real dentro de las células. También pueden seleccionar y aislar células que producen una proteína específica.
Por ejemplo, se pueden marcar células con una proteína fluorescente roja (DsRED) y luego implantarlas en ratones. Si los ratones ya tienen GFP en todas sus células, al iluminarlos con luz azul, las células marcadas con DsRED se verán rojas sobre un fondo verde. Esto permite a los científicos seguir su movimiento y ver cómo se desarrollan.
La GFP para ver el sistema nervioso
Desde hace mucho tiempo, los científicos han querido entender cómo funciona el sistema nervioso. Para ello, necesitaban ver las neuronas. A finales del siglo XIX, un científico llamado Golgi desarrolló una técnica para teñir células nerviosas. Luego, Santiago Ramón y Cajal usó y mejoró estas técnicas. Él descubrió que la neurona es la unidad básica del sistema nervioso, una idea que sigue siendo válida hoy.
En el año 2000, un grupo de investigadores logró marcar neuronas específicas en ratones usando varias proteínas fluorescentes. Crearon ratones que producían GFP, RFP (roja), YFP (amarilla) y CFP (cian). Así pudieron etiquetar todas las partes de algunas neuronas, como los axones y las dendritas.
Estos científicos demostraron que la expresión de estas proteínas fluorescentes no afecta el funcionamiento de las neuronas. Tampoco son dañinas para las estructuras nerviosas. Incluso lograron crear ratones que producían dos proteínas fluorescentes a la vez, lo que permitía ver diferentes partes del sistema nervioso con distintos colores.
El arcoíris cerebral o brainbow
Tres de estas proteínas fluorescentes se usaron en un experimento asombroso. Los científicos modificaron genéticamente ratones para que produjeran diferentes cantidades de proteínas de color amarillo, cian y rojo en las células nerviosas individuales de su cerebro. Esta combinación de colores es similar a la que usan las impresoras.
El resultado fue un cerebro que brillaba con noventa tonalidades diferentes. Esto permitió a los investigadores seguir las fibras nerviosas de células individuales dentro de la compleja red del cerebro. A estas imágenes se les llamó "brainbow", que significa "arcoíris cerebral".
GFP en el arte
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Julian Voss-Andreae, un artista alemán que se especializa en "esculturas de proteínas", ha creado obras de arte basadas en la estructura de la GFP. Algunas de sus esculturas son la Green Fluorescent Protein (2004), de 1.7 metros de altura, y la Medusa de Acero (2006), de 1.4 metros. Esta última se encuentra en el mismo lugar donde Osamu Shimomura descubrió la GFP en 1962: los laboratorios de Friday Harbor en la Universidad de Washington.
Véase también
En inglés: Green fluorescent protein Facts for Kids
- Aequorina
- Fluorescencia
- Bioluminiscencia
