¿Qué aminoácido hace que la GFP sea fluorescente?

Estoy bastante satisfecho con esta respuesta, así que voy a convocarla. ¿Cómo funciona la proteína verde fluorescente?

La respuesta está en un cuerpo de trabajo de Doug Prasher y William Ward y completada por el Premio Nobel Roger Tsien y un Roger Heim post-doctorado.

Tsien había estado trabajando en sondas fluorescentes para la señalización de Calcio y ya se había hecho un nombre con ese trabajo. En ese momento, el gen Aequorea victoria GFP fue clonado con éxito por Doug Prasher (es decir, el famoso desaire del Premio Nobel) y luego expresado por Martin Chalfie. Heim comenzó a trabajar en la identificación del cromóforo y, posteriormente, en la modificación del centro activo.

Como menciona Blue Scott, el cromóforo consta de 3 aminoácidos identificados por Cody y Prasher [1] como Ser65, Tyr 66 y Gly 67 formando una 4- (p-hidroxibencilideno) -imidazolidin-5-ona interna. Más tarde, Heim y Tsien muestran que se somete a una etapa de ciclación mediante un ataque nucleófilo del grupo amino Gly al carbonilo Ser, seguido de una etapa de autooxidación del residuo Tyr. [2] [3]

El resultado es un sistema pi-conjugado grande que, para un ojo entrenado, muestra un cromóforo que se excita a 395 nm. La desprotonación del Tyr Hydroxyl cambia la longitud de onda de excitación a 470 nm.

Conocer la estructura del cromóforo junto con conocer la estructura completa de GFP permitió a Heim y Tsien formular hipótesis inteligentes para manipular el núcleo de proteína para cambiar los espectros de excitación y emisión de GFP, así como para alterar la GFP para que funcione como un biosensor metálico. [4] [5] [6] [7]

Variantes GFP

[1] Estructura química del hexapéptido cromófo … [Bioquímica. 1993]
[2] Proteína Fluorescente Verde
[3] Mutaciones de longitud de onda y postransl … [Proc Natl Acad Sci US A. 1994]
[4] Fluorescencia verde mejorada.
[5] Estructura cristalina de la gripe verde Aequorea victoria … [Ciencia. 1996]
[6] La estructura molecular del fluorescente verde … [Nat Biotechnol. 1996]
[7] Química estructural de un fluorescente verde pr … [J Am Chem Soc. 2002]

Entonces para responder a la pregunta, hay 3 aminoácidos. Ser 65, Tyr 66 y Gly 67 que forman el chromaphore.

Es muy difícil aislar una causa de fluorescencia en uno o pocos aminoácidos. En general, las propiedades espectrales de una molécula están dictadas por la teoría orbital molecular. Entonces la fluorescencia es más bien un efecto agregado en lugar de algo que se puede reducir a un solo factor.

La fluorescencia no está dotada debido a ninguna propiedad especial de la proteína, ni a ninguna propiedad especial, excepto que cataliza una gran variedad de degradación del sustrato. El compuesto que normalmente emite esta luz en un sistema biológico se llama luciferina y es muy diverso [1]. Es principalmente una reacción química oxidativa impulsada entre la molécula y GlY y TYR.