GFP (Green Fluoescent Protein): là loại protein lần đầu tiên đƣợc tìm thấy vào năm 1974 nhƣ một hợp chất phát sáng – aequorin – có ở loài sứa jellyish
Aequorea victoria sống ở vùng nƣớc lạnh biển bắc Thái Bình Dƣơng .
Là một hexapeptide có trọng lƣợng phân tử 27 kDa, cấu tạo từ 238 aa, với đặc tính đặc biệt là tại trung tâm hoạt động của nó có sự tự động đóng vòng của 3 aa Serine65 – Tyrosine66 – Glycine67 (Serine có thể thay thế bằng Threonine). Khi chuỗi protein gấp lại đoạn nhỏ Ser – Tyr – Gly này đƣợc chôn sâu vào bên trong lúc này có nhiều phản ứng hóa học xẩy ra. Glycine hình thành liên kết với Serine xảy ra phản ứng khử hydro tạo liên kết đôi hình thành một vòng mới với Tyrosine, nhƣng tại sao Glycine lại hình thành liên kết với Serine tạo vòng 5 cạnh là điều mà chƣa ai biết. Hydro đƣợc phóng thích kết hợp với oxy trong môi trƣờng tạo phân tử nƣớc (do đó vi sinh vật chuyển gene gfp phải nuôi cấy trong môi trƣờng hiếu khí). Chính sự chen lấn của phân tử nƣớc đã hấp thu năng lƣợng của protein ngay khi nó hấp thụ photon ánh sáng, do đó phát lại cũng dƣới dạng ánh sáng ở mức năng lƣợng
25
thấp hơn. Chuỗi protein có cấu trúc hình trụ mà bộ 3 Ser – Tyr – Gly nằm ở phần lõi bên trong làm cho đặc tính này của protein rất bền.
Với đặc tính nổi bật nhƣ trên, gần đây gene gfp rất đƣợc quan tâm sử dụng nhƣ hệ thống marker gene, reporter gene cho những vi sinh vật biến đổi gene. Vì tính dễ phát hiện chỉ cần quan sát dƣới kính hiển vi phát huỳnh quang (epifluorescence microscopy), kính hiển vi tiêu cự laze (laser confocal microscopy), máy đếm tế bào (flow cytometry) và máy quang phổ đo huỳnh quang (spectrofluorimetry); tính ổn định cao, tồn tại lâu trong vi sinh vật không dễ mất đi nhƣ gene kháng kháng sinh; không cần co-enzyme nhƣ các hệ thống phát màu, phát ánh sáng hay phát huỳnh quang khác (Thí dụ nhƣ gene lux ở prokaryote hay gene
luc ở eukaryote mã hóa cho sự hoạt động của enzyme luciferase cần các co-enzyme NADH cho luc hoặc FMNH2 cho lux mà các co-enzyme này thì phụ thuộc nhiều vào năng lƣợng dự trữ của tế bào vi sinh vật), gene gfp xuất phát từ loài cá nên không có sẵn trong hê thống gene của vi sinh vật nhƣ gene kháng kháng sinh, hay gene lux … nên không xẩy ra phản ứng dƣơng tính giả khi kiểm tra. Ngoài ra với đặc tính dễ quan sát, độ chính xác cao, không phá hủy tế bào, không gây độc cho tế bào và có thể kiểm tra từng tế bào chỉ có 1 bản sao, ngƣời ta dùng marker gfp để quan sát quá trình hoạt động bên trong khi vi sinh vật xâm nhập vào kí chủ. Thí dụ nhƣ quan sát Agrobacterium, Rhizobium khi chúng kí sinh vào rễ cây, quan sát sự hình thành khuẩn lạc, mật độ tế bào qua các phase cũng nhƣ cƣờng độ phát sáng.