Nobelpreis für Leuchtprotein

Für ihre Entdeckung eines grün fluoreszierenden Proteins in einer Qualle erhalten zwei amerikanische und ein japanischer Wissenschaftler den diesjährigen Nobelpreis für Chemie.

Dieses GFP-Protein wird nicht nur in der medizinischen Forschung angewandt, um biologische Prozesse sichtbar zu machen, sondern auch in der Pflanzenforschung. Für die Entwicklung der modernen Biowissenschaften sei die Entdeckung des GFP-Proteins und seiner Anwendungsmöglichkeiten „zwingend erforderlich“ gewesen, begründete das Nobelkomitee in Stockholm seine Entscheidung.

Der Japaner Osamu Shimomura, einer der Preisträger, isolierte 1961 in der Qualle Aequorea victoria ein Protein, das bei ultraviolettem Licht grün fluoresziert. Die beiden amerikanischen Forscher Martin Chalfie und Roder Tsien fanden später heraus, dass sich dieses grün fluoreszierende Protein (GFP; green fluorescent protein) auf vielfältige Weise nutzen lässt, um die räumliche und zeitliche Verteilung eines bestimmten Proteins in Zellen oder Organismen direkt beobachten zu können. Wird das GFP-Gen mit dem Gen eines anderen Proteins gekoppelt, wirkt das GFP-Protein als Leuchtmarker für das andere, ansonsten unsichtbare Protein. Im Gegensatz zu anderen fluoreszierenden Proteinen benötigt das GFP-Protein keine weiteren Moleküle, um zu leuchten. Das UV-Licht reicht dazu aus. Zudem ist das GFP-Protein in nahezu allen Zellen nicht-toxisch und hat keine Auswirkungen auf die übrigen Vorgänge in der Zelle.

Vor allem in der Zellbiologie hat diese Markierungstechnik entscheiden dazu beigetragen, Vorgänge in der Zelle, wie den Transport oder die Regulation bestimmter Proteine erkennen zu können. In der medizinischen Forschung kann man damit etwa die Entwicklung von Nervenzellen oder das Wachstum von Krebszellen verfolgen.

Aber auch in der molekularen Pflanzenforschung wird die GFP-Technik vielfach eingesetzt, vor allem bei der Entwicklung neuer Verfahren zur Transformation von Pflanzen. In einigen BMBF-geförderten Projekten der biologischen Sicherheitsforschung wird das GFP-Gen als Testsystem genutzt, um rasch und ohne großen Aufwand erkennen zu können, ob die mit neuen Verfahren eingeführte DNA tatsächlich in der Pflanzenzelle aktiv ist und zur Bildung des entsprechenden Proteins führt. Das GFP-Protein kann aber auch als optischer Indikator signalisieren, wenn ein bestimmtes Gen erfolgreich entfernt wurde, etwa ein nicht gewünschtes Antibiotikaresistenz‑Markergen aus dem Genom herausgeschnitten werden soll.

Bei anderen Forschungsprojekten wurde mit Hilfe des angekoppelten GFP-Gen die räumliche Verteilung eines bestimmten Proteins in der Zelle oder der Pflanze visualisiert.