녹색 형광 단백질

1. 개요[편집]

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綠色螢光蛋白質 / Green Fluorescent Protein

초록색 형광을 띄는 특정 단백질 서열을 일컫는 말이다.

2. 상세[편집]

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1960년대에 미국 우즈홀 해양연구소에 근무하던 시모무라 오사무라는 해파리 연구가가 해파리 중 일부가 발광을 하는 이유를 찾다가 처음 발견하였다. 당시에는 그냥 평범한 발견으로 묻힐 뻔했지만, 이후 마틴 첼피, 로저 첸 등이 이를 유전자 발현의 표지로 사용할 수 있다는 것을 이에 관한 응용분야를 개발하였다. 시모무라 오사무, 마틴 첼피, 로저 첸은 이 공로로 2008년 노벨화학상을 받았다.

사실 위의 3인 이외에도 GFP의 발견에 큰 역할을 한 사람으로 더글러스 프레셔(Douglas Prasher)라는 연구자가 있는데, 이 사람은 GFP를 암호화하는 유전자를 최초로 발견하였다. 그러나 GFP를 발현시키는 것만으로 형광이 난다는 것을 증명하지는 못한 상태로 연구비가 떨어져서 더이상 연구를 하지 못하는 상태였다. 그때 마틴 첼피, 로저 첸의 요청으로 GFP 유전자를 제공하였으나 프레셔 본인은 연구비가 없어서 GFP 연구를 접게 되었다. 그 후 미국 농무부, NASA 등에서 생명공학과 관련된 일을 했고 2008년이 돼서는 (당시 프레셔의 나이 57세) 더 이상 과학계 자리를 잡을 수 없어서 셔틀버스 운전을 시작했다. # 마틴 첼피와 로저 첸이 노벨상을 수상한 후 노벨상은 고사하고 직장을 잃고 연구를 못하게 된 안타까운 사연이 전해지게 되고, 로저 첸의 도움으로 2015년까지 그의 랩에서 다시 연구를 하게 되었다. 현재 은퇴하였다.#

표지자 하면 가장 많이 등장하는 것이 바로 이 GFP다. 표지자로써 GFP의 장점은

• 녹색으로 빛나기 때문에 발현 여부와 위치를 확인하기 매우 쉽다.
• 세포가 직접 만들어내기 때문에 독성이 없다. 따라서 세포가 살아있는 상태에서 단백질의 이동까지 관찰할 수 있다.
• 다른 표지자 단백질들은 제대로 작동하려면 여러 다른 단백질 혹은 별도의 기질이 필요한데 GFP는 그런 거 없이도 잘 작동한다.

이런 장점 덕에 현대 생명과학 연구에서 반드시 사용된다고 해도 과언이 아니며, 사용되는 곳보다 사용되지 않는 곳을 찾는 게 더 빠를 정도다. (?)

보통 추적하고 싶은 DNA에 GFP가 암호화된 염기 서열을 부착하면 나중에 그 DNA가 발현되는 곳에 GFP가 함께 발현되면서 언제 어디서 DNA가 발현했는지 알 수 있게 된다.


대장균에 GFP를 발현한 모습


미세소관(Microtubule) 유전자에 GFP를 연결하여 발현하여 현미경으로 관찰한 모습


GFP를 발현하는 생쥐


GFP를 발현하는 고양이


GFP를 발현하는 소

3. 생산법[편집]

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Aequorea victoria라는 해파리는 청색광에 노출되면 이 초록 형광 단백질을 생산하게 된다. 이런 형광이 생기는 이유는 단백질 중심의 아미노산 배열인 세린-티로신-글리신이 청색광에 의해 스스로 재배열되고 산화되어 새로운 원자단을 만들어내기 때문이다. 이런 GFP의 생산 메커니즘이 발견된 이후, 초록색 이외의 다른 색의 빛을 흡수-방출하는 다수의 돌연변이 원자단을 조작할 수 있게 되었다.