Grün fluoreszierendes Protein (GFP) ist ein Protein, das in einer Quallenart, Aequorea victoria, vorkommt, die im Nordpazifik vorkommt. Fluoreszenz ist ein Phänomen, bei dem bestimmte Substanzen Energie aus elektromagnetischer Strahlung, wie beispielsweise Licht, absorbieren und die Energie bei einer anderen, normalerweise längeren Wellenlänge emittieren. Das von GFP erzeugte grüne Leuchten resultiert daraus, dass es relativ energiereiches blaues und ultraviolettes Licht absorbiert und es als grünes Licht emittiert, das eine längere Wellenlänge und weniger Energie hat; es leuchtet daher grün, wenn es unsichtbarem ultraviolettem Licht ausgesetzt wird. GFP ist für Biologen von besonderem Interesse, da es im Gegensatz zu den meisten anderen fluoreszierenden Proteinen von selbst fluoresziert, ohne dass eine Interaktion mit anderen Molekülen erforderlich ist. Da es sich um ein Protein handelt, das vollständig aus Aminosäuren besteht, können Organismen gentechnisch verändert werden, um es zu produzieren, was zu einer Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Bereichen der Biologie führt.
Biolumineszenz tritt in vielen Meeresorganismen auf. Im Fall von Aequorea victoria emittiert eine chemilumineszierende Substanz namens Aequorin blaues Licht, wenn sie sich mit Calciumionen verbindet. Dieses Licht wird dann vom grün fluoreszierenden Protein absorbiert, um ein grünes Leuchten zu erzeugen. Es wurde festgestellt, dass eine Reihe anderer Meeresorganismen diese Substanzen enthalten, aber es ist nicht klar, warum sie sich entwickelt haben, um dieses Leuchten zu erzeugen oder die Farbe von Blau zu Grün zu ändern. Ein Vorschlag, der auf experimentellen Beweisen basiert, dass leuchtendes GFP Elektronen freisetzen kann, ist, dass GFP als lichtaktivierter Elektronendonor wirken könnte, ähnlich wie Chlorophyll in grünen Pflanzen.
Das grün fluoreszierende Protein hat eine komplexe Struktur. Der fluoreszierende Teil – bekannt als fluoreszierender Chromophor – besteht aus drei Aminosäuren, Tyrosin, Glycin und entweder Serin oder Threonin, die ringförmig verbunden sind. Dieser ist in einer zylindrischen Struktur enthalten, die den Chromophor vor dem Kontakt mit anderen Molekülen schützt, ein für die Fluoreszenz entscheidender Faktor, da der Kontakt mit Wassermolekülen ansonsten die Energie, die zum Erzeugen des grünen Leuchtens verwendet wird, abbauen würde.
GFP hat sich in Bereichen wie Genetik, Entwicklungsbiologie, Mikrobiologie und Neurologie als äußerst nützlich erwiesen. Es kann verwendet werden, um bestimmte Proteine in einem Organismus zu markieren, um zu sehen, wo und wann sie exprimiert werden; Der Teil der DNA des Organismus, der für das interessierende Protein kodiert, kann so konstruiert werden, dass er auch GFP synthetisiert, wodurch die Verfolgung des Proteins in lebenden Zellen mit ultraviolettem Licht ermöglicht wird. Auch Viren können auf diese Weise markiert werden, wodurch Infektionen in lebenden Organismen überwacht werden können. Grün fluoreszierendes Protein kann auch so modifiziert werden, dass es in mehreren anderen Farben fluoresziert, was neue Möglichkeiten eröffnet. Eine davon war die Schaffung transgener Mäuse mit unterschiedlichen Kombinationen von fluoreszierenden Proteinen, die in Neuronen exprimiert werden und die es ermöglichen, neuronale Signalwege im Gehirn im Detail zu untersuchen.
Andere Anwendungen wurden außerhalb der Biologie gefunden. Eine umstrittene Entwicklung ist die Entwicklung von fluoreszierenden Haustieren. Gentechnisch veränderte Tiere, die grün fluoreszierendes Protein produzieren, wurden geschaffen, darunter Fische, Ratten, Schweine und ein Kaninchen.