Los galardonados con el Premio Nobel de Química de 2008 han sido Osamu Shimomura, Martin Chalfie y Roger Y. Tsien, por sus respectivas y, en este caso, claramente secuenciales contribuciones científicas que han convertido una curiosidad de la naturaleza, como es la capacidad de emitir luz verde de unas medusas, en una poderosísima herramienta hoy en día vastamente utilizada en investigación biomédica y biotecnológica.
La historia comienza el año 1960 cuando Osama Shimomura, trabajando en ese momento en el laboratorio de Frank Johnston en la Universidad de Princeton, inicia sus estudios sobre la bioluminiscencia de una medusa, Aequoria victoria. La pregunta que querían responder, qué es lo que hacía que esa medusa emitiera luz verde, les llevó a identificar entre otros factores una proteína que, según palabras del propio Shimomura, "daba disoluciones verdosas a la luz solar, amarillentas bajo luz incandescente y que emitían una intensa fluorescencia verde al ser iluminadas con luz ultravioleta"
[1]. Shimomura y Johnson la denominaron proteína verde, pero más tarde recibió el nombre de proteína verde fluorescente (en inglés,
Green Fluorescent Protein, GFP).
El año 1988, Martin Chalfie, oyó por primera vez hablar sobre la GFP en un seminario sobre organismos bioluminiscentes en la Universidad de Columbia. El hecho de que fuera una proteína inherentemente fluorescente captó inmediatamente su atención. Chalfie quería utilizar la GFP como marcador luminoso en su investigación con el gusano Caenorhabditis elegans, un organismo modelo en estudios de desarrollo, ya que consiste de exactamente 959 células, que incluyen un rudimentario cerebro y un sistema nervioso, es transparente, y por lo tanto se puede observar en un microscopio ordinario, y aproximadamente un tercio de sus genes están relacionados con los genes humanos. Unos años más tarde, en 1992, Douglas Prasher identificó y aisló a partir del genoma completo de la medusa el gen de la GFP
[2] y lo puso a disposición de Chalfie, quien finalmente pudo llevar a la práctica sus ideas. En 1994, Chalfie y colaboradores publicaron un artículo en el que mostraban que podían "teñir" con fluorescencia verde determinadas células del sistema nervioso de C. elegans, mediante la introducción y expresión del gen de la GFP en esas células
[3].
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Mientras Shimomura, Prasher y Chalfie han sido los responsables del descubrimiento de la GFP y de mostrar que puede ser utilizada como molécula marcadora, es Roger Y. Tsien, el tercero de los laureados, quien ha proporcionado un conocimiento profundo del funcionamiento y propiedades de esta extraordinaria proteína. El grupo de Tsien ha desarrollado nuevas técnicas basadas en la fluorescencia de la GFP y ha construido variantes de la misma que emiten luz en prácticamente todos los colores del arco iris. Así, por ejemplo, describió la formación del fluoróforo[4], es decir, la parte de la molécula de GFP responsable de su fluorescencia, y contribuyó a la determinación de su estructura tridimensional[5], paso previo para el diseño racional de variantes con propiedades espectrales alteradas. Roger Tsien también ha sido pionero en el desarrollo de sensores que emplean la fluorescencia de estas proteínas para medir la concentración de iones calcio en organismos enteros, tejidos, células e incluso orgánulos subcelulares[6].
Una clara muestra del enorme impacto de la GFP en la investigación en ciencias de la vida es el elevado número de trabajos que han dado lugar a publicaciones científicas, más de 20.000, que de una forma u otra emplean la GFP. Hoy en día las proteínas fluorescentes se utilizan, por ejemplo, en el estudio de la evolución de tumores o de la enfermedad de Alzheimer en animales de experimentación, del proceso de formación de interconexiones neuronales en el cerebro, del crecimiento de bacterias patógenas, en la detección de contaminación por metales pesados, en la lucha contra la malaria o incluso en la producción de exóticos animales de compañía fluorescentes, por mencionar algunas del sus innumerables aplicaciones.
Como ocurrió con la invención del microscopio en el siglo XVII, la GFP ha supuesto una revolución en toda regla ya que ha arrojado luz sobre procesos biológicos que hasta su utilización eran inobservables.
REFERENCIAS[1] O. Shimomura, F.H. Johnson, Y. Saiga (1962) "Extraction, purification and properties of aequorin, a bioluminescent protein from the luminous hydromedusan, Aequorea" J. Cell. Comp. Physiol. 59, 223-239[2] D.C. Prasher, V.K. Eckenrode, W.W. Ward, F.G. Pendergast, M.J. Cormier (1992) "Primary structure of the Aequorea victorea green fluorescent protein" Gene 111, 229-233[3] M. Chalfie, Y. Tu, G. Euskirchen, W.W. Ward, D.C. Prasher (1994) "Green fluorescent protein as a marker for gene expression" Science 263, 802-805[4] R. Heim, D.C. Prasher, R.Y. Tsien (1994) "Wavelength mutations and posttranslational autoxidation of green fluorescent protein" Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91, 12501-12504[5] M. Ormo, A.B. Cubitt, K. Kallio, L.A. Gross, R.Y. Tsien, S.J. Remington (1996) "Crystal structure of the Aequorea victoria green fluorescent protein" Science 273, 1392-1395[6] A. Miyawaki, J. Llopis, R. Heim, J.M. McCaffrey, J.A. Adams, M. Ikura, R.Y. Tsien (1997) "Fluorescent indicators for Ca2+ based on green fluorescent proteins and calmodulin" Nature 388, 882-887
