Ein Nobelpreis für leuchtende Biologie

Der 2008 Nobelpreis für Chemie wurde drei Wissenschaftlern für die Entdeckung und Entwicklung eines leuchtenden Quallenproteins verliehen, das Biologie und Medizin revolutioniert hat. Der heute Morgen angekündigte Preis wird anerkannt Osamu Shimomura des Meeresbiologischen Labors in Woods Hole, MA; Martin Chalfie der Columbia University in New York; und Roger Y. Tsien der University of California, San Diego, für ihre Arbeit an grün fluoreszierendes Protein (GFP).

Erhellende Biologie: Drei Chemiker erhielten den diesjährigen Nobelpreis für Chemie für ihre Arbeiten über das grün fluoreszierende Protein (GFP), eine bildgebende Markierung, die aus der Qualle Aequorea victoria gewonnen wird (Bild oben).

Dieses bildgebende Label hat subzelluläre Prozesse unter dem Mikroskop sichtbar gemacht und die einst unsichtbare molekulare Funktionsweise von Zellen beleuchtet. GFP hat das Verständnis von Biologen über die grundlegenden Prozesse, die dem Krankheitsverlauf und der normalen Biologie zugrunde liegen, bereichert. In der Ankündigung der Nobelstiftung wird GFP als eines der wichtigsten Werkzeuge der modernen Biowissenschaften bezeichnet und ergänzt, dass Forscher mit Hilfe von GFP Möglichkeiten entwickelt haben, zuvor unsichtbare Prozesse zu beobachten, wie die Entwicklung von Nervenzellen im Gehirn oder wie Krebszellen breiten sich aus.



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Das ist Chemie vom Feinsten, Kommentare Bruce Bursten , Präsident der American Chemical Society. Grün fluoreszierende Proteine ​​ermöglichen es Wissenschaftlern, das Wachstum von Krebs buchstäblich zu sehen und die Alzheimer-Krankheit und andere Erkrankungen zu untersuchen, von denen Millionen von Menschen betroffen sind.

Durch das Einschleusen des Gens für GFP in Organismen wie Bakterien, Würmer und Mäuse können Biologen beispielsweise Veränderungen der Genexpression in Krebszellen beobachten und die Bildung der für Alzheimer verantwortlichen Proteinknäuel sichtbar machen. Sie können auch die Bewegung von Proteinen während der Entwicklung eines Organismus verfolgen, wandernde Zellen verfolgen und die Mechanismen der Zellteilung im Detail studieren.

GFP wurde aus der Qualle isoliert Aequorea victoria , das beim Rühren am Rand grün leuchtet. Shimomura, emeritierter Professor in Woods Hole, teilt sich den diesjährigen Chemiepreis für die Isolierung des verantwortlichen Moleküls im Sommer 1961. Shimomura arbeitete in den 1970er Jahren an GFP weiter.

Im Gegensatz zu vielen anderen biolumineszenten Proteinen benötigt GFP keinen Brennstoff zum Leuchten – es wandelt einfach blaues oder UV-Licht in grünes Licht um. Diese Qualität hat sich für Forscher, die GFP verwenden, um die Zellbiologie unter dem Mikroskop zu untersuchen, als wichtig erwiesen, da sie nicht die Zugabe anderer Chemikalien erfordert, die die untersuchten Zellen oder Gewebe stören könnten.

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Bunte Kreatur: Dieses schlafende Affenbaby exprimiert GFP mit dem Gen für das mutierte Huntington-Protein. Diese Tiere werden von Forschern verwendet, um die Huntington-Krankheit zu untersuchen.

Martin Chalfie , heute Vorsitzender der Abteilung für Biowissenschaften an der Columbia University, demonstrierte als erster den Wert von GFP als genetische Markierung. Chalfie erkannte, dass es möglich wäre, das Einschalten des Gens unter dem Mikroskop zu beobachten, wenn das Gen für GFP mit dem Gen für ein anderes Protein verbunden werden könnte. 1994 demonstrierte Chalfie die Technik in einem winzigen Wurm namens C. elegans , die weniger als tausend Zellen hat. Er befestigte das GFP-Gen an einem Teil von a C. elegans Gen, das nur in sechs Zellen des Tieres exprimiert wird; Unter dem Mikroskop leuchteten diese sechs Zellen grün.

Chalfies Arbeit zeigte, dass GFP Biologen sagen kann, ob eine Zelle ein bestimmtes Gen exprimiert. Roger Y. Tsien , ein Professor für Biochemie an der University of California, San Diego, baute auf der Arbeit von Shimomura und Chalfie auf, indem er viele Variationen von GFP entwickelte, von denen jede eine andere Farbe leuchtet und es den Forschern ermöglicht, verschiedene biologische Prozesse innerhalb derselben Zelle zu verfolgen. Durch Experimentieren mit Variationen in der Sequenz des GFP-Gens entwickelte Tsien Proteine, die in Blau- und Gelbtönen fluoreszieren. Nachdem russische Forscher ein komplexes rot fluoreszierendes Protein entwickelt hatten, entwickelte Tsien auch eine einfacher zu verwendende Version.

Für Forscher ist es zwingend erforderlich, die Rolle verschiedener Proteine ​​​​und ihre Wechselwirkungen im Körper in Echtzeit abzubilden und zu verstehen, sagt Elias Zerhouni, Direktor der National Institutes of Health, in einer Erklärung. Das Verständnis der Fehlfunktionen dieser Proteinmaschinerie wird unser Wissen über mögliche Ursachen von Krankheiten und Krankheiten erweitern und möglicherweise zu besseren Behandlungen führen.

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