緑色蛍光タンパク質 GFP: 構造、種類、配列など

このページの最終更新日: 2024/05/16

概要: GFP とは
GFP の種類
GFP の配列
pGLO ベクターを使った大腸菌での GFP 発現実験

概要: GFP とは

GFP とは、緑色蛍光タンパク質 (green fluorescent protein) の略称である。

野生型の GFP はオワンクラゲ Aequorea victoria から単離されたタンパク質で、395 nm の電磁波 (可視光) で励起され、509 nm の光を蛍光として発する。分子質量は 27 kDa、等電点は 5.6 である。

2008 年のノーベル化学賞は、「GFP の発見と開発」(原文 “for the discovery and development of the green fluorescent protein, GFP”) に関して Osamu Shimomura, Martin Chalfie, Roger Y. Tsien の 3 名に与えられている (参考: ノーベル医学・生理学賞の目次)。

下の写真 (文献 3) は、GFP を発現しているショウジョウバエの幼生。

GFP の種類

他の色の蛍光タンパク質も含めている。筑波大学医学医療系　蛍光バイオイメージング研究室の蛍光タンパク質一覧にいいリストがある。

hrGFP	hrGFP は humanized Renilla green fluorescent protein の略であり、日本語ではヒト化 Renilla 緑色蛍光タンパク質という。Renilla reniformis の本来の配列を改変し、ヒトでよく使われるコドンに置き換えたもの。
EGFP	Enhanced GFP で、37°C でのフォールディング能力が改善され、結果として wtGFP よりも強い蛍光を発する (2)。

GFP の配列

GFP の配列をググって探そうとしたのだが、意外と見つからない。GenBank でも、ベクターの配列の一部として登録されているものの、GFP 単独の配列は珍しいようだ。そこで、ベクターから GFP 部分だけ配列を切り出してまとめておく。

pGLO ベクターを使った大腸菌での GFP 発現実験

pGLO は、GFP とアンピシリン耐性遺伝子を含むシンプルなベクターである (4)。GFP 遺伝子の後ろに簡単なマルチクローニングサイトがあるが、クローニング用ではなく、教育用に使われることが多い。Bio-Rad のキットがある。

GFP は AraC というプロモーターで制御されている。6 g/L のアラビノースで発現が誘導される。

GFP は可視光で励起されるが、UV でも励起することができる。pGLO で形質転換したバクテリアをUV 励起すると、写真のようになる (左の試験管は pGLO を含まないコントロール)。

UV 照射前

UV 照射、右が GFP 発現

もう少し発現量が多そうな写真も載せておく。

GFP は疎水性の高いタンパク質なので、疎水性クロマトグラフィーで精製することができる。これも Bio-Rad からキットが販売されている。クロマトグラフィーの各種バッファーは、キットに小さいボトルが含まれているが、単なる 1.3 M - 4 M 硫酸アンモニウムなので、簡単に自作が可能である。

精製すると、蛍光はさらにはっきりと.見えるようになる見えるようになる。

タンパク質濃度は、およそ 1 mg/mL のオーダー。ただし、疎水性カラムで粗精製しただけなので、GFP 以外のタンパク質も含まれている。

References

Berg et al. 2006a. (Book). Biochemistry, 6th edition.

Berg, Tymoczko, Stryer の編集による生化学の教科書。巻末の index 以外で約 1000 ページ。

正統派の教科書という感じで、基礎的な知識がややトップダウン的に網羅されている。その反面、個々の現象や分子に対して生理的な意義があまり述べられておらず、構造に偏っていて化学的要素が強い。この点、イラストレイテッドハーパー・生化学 30版の方が生物学寄りな印象がある。

英語圏ならば学部教育向けにはややレベルが高い印象。しかし、基本を外さずに専門分野以外のことを研究レベルで英語で読みたいという日本人には非常に適しているだろう。輪読とかにも向いているかもしれない。翻訳版はストライヤー生化学として売られている。

リンク

Arpino et al. 2012a. Crystal structure of enhanced green fluorescent protein to 1.35 Å resolution reveals alternative conformations for Glu222. PLoS ONE 7, e47132.
Crossman et al. 2018a. EGFR signaling coordinates patterning with cell survival during Drosophila epidermal development. PLoS Biol 16, e3000027.
Biology OER, DNA miniprep by Alkaline Lysis. Link: Last access 2022/03/31.

Figures are cited from open-access articles distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited. Also see 学術雑誌の著作権に対する姿勢.

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