В международный день света попросили профессора Сколтеха Константина Лукьянова рассказать о свечении в темноте за счет химических реакций (люминесценции) и переизлучении света на живых организмах (флуоресценции)
Жуки, грибы, морской планктон и даже бактерии — большинство групп живых организмов имеют светящихся представителей. Единственные, кто совсем не умеют светиться — растения. Белки семейства зеленого флуоресцентного белка свойственны только животным, причем как довольно примитивным (кишечнополостным), так и эволюционно прогрессивным (ракообразным и низшим хордовым).
Функции флуоресцентных белков в природе очень разнообразны. Они становятся частью биолюминесцентных систем в качестве вторичных излучателей, защищают эндосимбиотические организмы от интенсивного света и переизлучают его при низкой освещённости. К тому же, скорее всего, они помогают животным привлекать жертв, распознавать особей своего вида, выполняют функции предупреждающей и камуфляжной окраски.
Зеленые флуоресцентные белки были открыты в 1962 году в медузе Aequorea victoria. Но в первые 30 лет к этому белку не было особого интереса, пока ученые не нашли соответствующий ген, не клонировали его и не поняли, что это совершенно удивительный тип белковых молекул. Это единственные сами по себе окрашенные белки, все остальные имеют цвет из-за дополнительный кофакторов. Подобное свойство делает их уникальными для фундаментального изучения и прикладных областей науки.
Зеленые флуоресцентные белки — первая генетически кодируемая метка. В отличие от химических красителей ее можно закодировать в геноме и получить трансгенный организм, часть клеток которого будет флуоресцировать, а значит, многие процессы, например, работу нервной системы, рост опухолей и старение клеток, мы сможем наблюдать in vivo.
Открытие красных флуоресцентных белков не только расширило цветовую палитру, что крайне важно для наблюдения за несколькими процессами одновременно, но и позволило заглянуть вглубь тканей животных, не убивая и не повреждая их. Получение дальнекрасных вариантов белков — одно из перспективных направлений современной науки.