Protéine fluorescente verte
Modèle:Redirect Modèle:Infobox Famille de protéines
La protéine fluorescente verte (souvent abrégé GFP, de l'anglais « Modèle:Lang ») est une protéine ayant la propriété d'émettre une fluorescence de couleur verte. Issue d'une méduse (Modèle:Lang), cette protéine est intrinsèquement fluorescente sous l'action d'une enzyme, l'aequoréine, une luciférase qui agit en présence de calcium. Son gène peut être fusionné in-vitro au gène d'une protéine que l'on souhaite étudier. Le gène recombinant est ensuite réintroduit dans des cellules ou un embryon, qui va alors synthétiser la protéine de fusion, alors fluorescente. On pourra alors l'observer à l'aide d'un microscope à fluorescence, par exemple. Cette méthode permet d'étudier les protéines dans leur environnement naturel : la cellule vivante. La découverte et les applications de la GFP ont été couronnées par le prix Nobel de chimie décerné à Osamu Shimomura, Martin Chalfie et Roger Tsien le Modèle:Date<ref>Chimie : Le Nobel de la méduse fluo dans Libération du 8 octobre 2008.</ref>,<ref>Prix Nobel de Chimie 2008 : une méduse fluorescente récompensée Un article École normale supérieure - DGESCO.</ref>.
Structure
La GFP a été décrite pour la première fois en 1962. Elle est constituée de 238 acides aminés pour une masse moléculaire d'environ Modèle:Unité. Le chromophore (centre actif responsable de la fluorescence) est constitué par les chaînes latérales d'une glycine, une tyrosine et une sérine.
La GFP non modifiée, dite sauvage (wild type GFP, wGFP) a deux maxima d'excitation. Le premier se trouve avec une longueur d'onde de Modèle:Unité (lumière UV), le deuxième à Modèle:Unité (lumière bleue). La longueur d'onde d'émission maximale est à Modèle:Unité. Elle est également photo-excitable, ce qui signifie que l'intensité de la fluorescence émise est intensifiée par une exposition à des photons ultraviolets, caractéristique perdue dans la plupart des variants produits par la suite.
Il existe maintenant différentes variantes de la GFP qui ont été obtenues en modifiant celle-ci par ingénierie génétique. Il existe également d'autre protéines fluorescentes issues d'autres organismes que A. Victoria :
- EGFP : fluorescence verte (enhanced GFP) ;
- CFP : fluorescence cyan (bleu-vert), et son variant Cerulean ;
- EYFP : fluorescence jaune (Y pour yellow), et ses variants Venus et Citrine ;
- EBFP : fluorescence bleue, et son variant l'Azurite :
- PA-GFP : GFP photo-activable à Modèle:Unité :
- PHluorin : GFP sensible au pH, s'éteint à pH acide.
Il a été montré que la GFP fusionnée à une protéine peut aider le repliement de cette dernière lors de son expression génétique.Modèle:Référence nécessaire
Autres protéines fluorescentes
- DsRed : fluorescence rouge, issue d'un corail, du genre Discosoma. Elle est à l'origine d'une seconde famille de variants dans la gamme orange-rouge.
- Keima : fluorescence rouge avec excitation dans le bleu (déplacement de Stokes important)
Utilisation en recherche en biologie
Principe
La protéine fluorescente verte peut être utilisée comme gène rapporteur. Associée avec un gène d'intérêt, elle permet l'observation directe de l'expression de ce gène dans la cellule à la microscopie à fluorescence. Le gène codant la protéine GFP est incorporé dans le génome de l'organisme, dans la région du gène qui code la protéine d'intérêt, et qui sera ainsi contrôlée par la même séquence régulatrice. Dans les cellules où le gène sera exprimé, et la protéine d'intérêt produite, la GFP sera synthétisée au même moment. Ainsi, ces cellules deviendront fluorescentes pendant que celles n'exprimant pas le gène d'intérêt resteront inertes sous la lumière de la microscopie à fluorescence.
Avantages
Observer la GFP est non invasif : on peut l'observer directement en éclairant l'échantillon avec de la lumière d'une certaine longueur d'onde. De plus, la GFP est une molécule relativement petite et inerte, qui ne semble interagir avec aucun processus biologique d'intérêt. La GFP étant un monomère, elle peut diffuser rapidement à travers les cellules<ref name="pmid19553219">Modèle:Article.</ref>. Les gènes rapporteurs utilisés avant la GFP, comme la bêta-galactosidase impliquaient de « fixer » (tuer) l'organisme ou les cellules pour pouvoir les observer, alors que la GFP s'accumule dans les cellules en vie en temps réel, ce qui permet d'observer les changements d'expression au cours de l'expérience. De plus, elle permet de mesurer la variation entre les individus (cellules) d'un échantillon<ref name=pmid15640280>Modèle:Article.</ref>. Pour finir, la GFP est héritable.
Microscopie à fluorescence
La découverte de la GFP et de ses protéines dérivées a profondément modifié la microscopie à fluorescence et son utilisation en biologie cellulaire<ref name=Yutse_2005>Modèle:Article.</ref>. Alors que la plupart des petites molécules fluorescentes, comme la Fluorescéine sont fortement toxiques quand elles sont utilisées dans des cellules vivantes, les protéines fluorescentes telles que la GFP sont bien moins dangereuses quand on les illumine dans l'échantillon. Ceci a déclenché le développement de systèmes automatisés permettant de suivre l'expression d'autres protéines dont le gène aura été lié avec celui de la GFP ou d'autres protéines similaires. On peut utiliser cette technique in vitro ou in vivo<ref name=Chudakov_2005>Modèle:Article.</ref>.
Applications
De nouvelles lignées de rats transgéniques à la GFP sont utilisés pour la recherche en thérapie génique, ainsi qu'en médecine régénératrice<ref name="pmid20094912">Modèle:Article.</ref>. En effet, la plupart des cellules marquées avec un gène rapporteur provoquent une réponse immunitaire lorsqu'elles sont introduites dans un hôte. Les lignées de rat exprimant à haut niveau la GFP, dans toutes leurs cellules, pourraient servir de source de cellules à introduire dans un autre hôte, celles-ci risquant moins de provoquer un rejet<ref name="pmid20094912"/>. La GFP est aussi grandement utilisée dans la recherche sur le cancer, pour marquer et suivre les cellules cancereuses. Ces cellules ont été utilisées pour modéliser la métastase, le processus par lequel les cellules cancereuses s'étendent à d'autres organes<ref>Modèle:Article.</ref>.
La GFP dans les Beaux-Arts
Julian Voss-Andreae, un artiste d’origine allemande spécialisé dans les « sculptures de protéines »<ref>Modèle:Article.</ref>, a réalisé des sculptures s’inspirant de la structure de la GFP, notamment la sculpture de Modèle:Unité de hauteur intitulée Green Fluorescent Protein (2004)<ref>Modèle:Article.</ref> et la sculpture Steel Jellyfish (2006) de Modèle:Unité de hauteur. Cette dernière est installée aux Friday Harbor Laboratories de l’université de Washington, là où a été découverte la GFP par Shimomura en 1962<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Eduardo Kac, un artiste utilisant la GFP pour ses œuvres de BioArt.
Voir aussi
Articles connexes
- GloFish, une marque déposée de poisson zèbre génétiquement modifié par l'introduction dans son génome d'un gène d'une protéine fluorescente conférant des couleurs rouge, vert et orange clair.
- Tulle Hazelrigg, biologiste américaine, est la première à attacher la protéine fluorescente verte à d'autres protéines.
Liens externes
- {{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Clontech : le principal fournisseur de GFP
- {{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Article : La structure moléculaire de la GFP
Notes et références
- Nature Biotechnology - 24, 1569 - 1571 (2006)
- Nature Biotechnology 24, 577 - 581 (2006)
- Nature Biotechnology 22, 1524 - 1525 (2004)
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