2008

Osamu Shimomura Martin Chalfie Roger Y. Tsien

The Nobel Prize in Chemistry 2008 was awarded jointly to Osamu Shimomura, Martin Chalfie and Roger Y. Tsien

"for the discovery and development of the green fluorescent protein, GFP"

.

Osamu Shimomura

• 1928, Kyoto, Japán • 16 évesen túlélte Nagasaki bombázását • Gyógyszerészetet (BSc) majd szerveskémiát (MSc, PhD) tanult Japánban • 1960-tól a Princeton egyetemen az

Auquorea Victoria

medúza

biolumineszenciá

jáért felelős fehérjéket kereste, és meg is találta: aequorin (blue luminescent protein) és GFP (green fluorescent protein) • több tonna medúzát dolgozott fel • 1972, GFP

kromofór

csoportjának jellemzése (nem kofaktor, hanem a fehérje egy részlete) • 1995, aequorin szerkezetének meghatározás

Martin Chalfie

• 1947, Chicago, USA • Biokémiát tanult a Harvard egyetemen (PhD) • 1982-től a Columbia Egyetemen a C. elegans férgek érintésérzékelésével foglalkozik • 1992: Douglas Prascher izolálta a

gfp

cDNS

ét • 1992-ben sikeresen klónozzák

E. coli

ba és

C.elegans

-ba a

gfp

gént, és a fehérje fluoreszkált • 1994: Green Fluorescent Protein as a Marker for Gene Expression, Science • recGFP: fehérje-interakció vizsgálatott tette lehetővé • unstable GFP: fehérje degradáció tanulmányozása

Roger Y. Tsien

• 1952, New York, USA • Harvard egyetemen fizika-kémia szakos, majd Cambridge ben doktorizik fiziológiából • 1994: kimutatta, hogy a GFP kromofór csoportja oxigén hatására spontán kialakul • A GFP fluoreszcenciájának optimálásával foglalkozik különböző mutánsokat hozva létre • 2002: DsRED (red fluorescent protein) felfedezése és jellemzése • 2002- monomer DsRED alapján különböző színű fehérjék előállítása • 2010: SOG (singlet oxigene generator protein) elektromikroszkópos jelölésnél használható

Aequorin

Fotoprotein – 22 kDa apoprotein (191 aminosav) – luciferin prosztetikus csoport Mechanizmus: – Ca 2+ kötés hatására konformációs változás, a luciferin oxidálódik, majd a legerjesztődés során fényt bocsát ki

PDB: 1EJ3

Ca 2+ Coelenteramide +

h

n (469 nm) Coelenterazine Coelenteramide*

Aequorin

Felhasználás – sejtes Ca 2+ szint mérés – a klónozott sejtek csak az apoproteint képesek előállítani, a luciferint külön kell a mintához adni Előnyök – nincs autofluoreszcencia – nem zavarja a sejtműködést Hátrány – a luciferint folyamatosan kell adagolni, és az oxidálódott forma nem nyerhető vissza

PDB: 1EJ3

Vad típusú GFP

Fluoreszcens fehérje (nem fotoprotein) – 27 kDa (238 aminosav) – nincs benne kofaktor, prosztetikus csoport – a fehérje tartalmazza a kromofór csoportot Mechanizmus – gerjesztő hullámhossz: 395 nm és 475 nm (UV,V) – emisszió: 509 nm (zöld)

PDB: 1EMA

Vad típusú GFP

Előnyök: – monomer formában aktív – nem kell hozzáadni kofaktorokat – nem

invazív

a detektálása

PDB: 1EMA

– fúziósfehérjeként is alkalmazható, a fúziós partner megtartja a funkcióját – örökíthető Hátrányok: – a szövetek nem átlátszóak a zöld fényre nézve – nem elég intenzív a fénye – pH és só érzékeny – nem elég stabil szobahőn

GFP kromofór csoport

p-

hidroxibenzilidénimidazolidinon

GFP kromofór csoport

11 szálas béta-hordó szerkezet

PDB: 1EMA

Tovább fejlesztett GFP-k

S65T: intenzívebb fluoreszcencia, nagyobb fotostabilitás, eltolódott gerjesztési hullámhossz F64L: nagyobb termostabilitás Y66W, Y66H: kék szín T203Y: sárgás szín A206K: dimerizáció megakadályozása

GFP

Tovább fejlesztett GFP-k

DsRed Korallok színéért felelős kromofór csoport hasonlít a GFP kromofórhoz.

DsRed fehérje – tertramer – mutációkkal monomerré alakítható

Tovább fejlesztett GFP-k

Fluoreszcens fehérjék felhasználása

Génexpressziós szint és fehérjelokalizáció követése

in vivo

Douglas Prascher

1992-ben sikeresen klónozta a

gfp

gént.

Fluoreszcens fehérjék felhasználása

Génexpressziós szint és fehérjelokalizáció követése

in vivo

– Promóter régióhoz kapcsolva a fehérje kifejeződés időpontjáról és helyéről ad információt – Egy célfehérjéhez kötve annak útjáról és élethosszáról ad számot

Fluoreszcens fehérjék felhasználása

Fehérje-fehérje interakciók vizsgálata Cameleon konstrukció FRET: Fluoreszcens / Förster Rezonancia Energia Transzfer

Fluoreszcens fehérjék felhasználása

Fehérje-fehérje interakciók vizsgálata Cameleon konstrukció • Hosszú távú, folyamatos Ca 2+ detektálás szint • Összetett szöveti környezetben is precízen alkalmazható • Bármilyen neuron aktivitásmérésére használható Calcium transients in the pharyngeal muscle of an intact C

aenorhabditis elegans

Fluoreszcens fehérjék felhasználása

Fehérje-fehérje interakciók vizsgálata Csak abban a sejtben lesz fluoreszcens jel, ahol a két fehérje találkozik egymással.

Fluoreszcens fehérjék felhasználása

Sejtciklus jelzése YFP és mCherry jelölőkkel Zöld: mitózis; Piros: köztesfázis (interphase)

Fluoreszcens fehérjék felhasználása

Jóindulatú és rosszindulatú tumorok elkülönítése Jóindulatú daganat Rosszindulatú daganat

Fluoreszcens fehérjék felhasználása

Nature, 2007

Brainbow

Felhasznált irodalom

• •

www.nobelprize.org

www.wikipedia.org

2010

Richard F. Heck Ei-ichi Negishi Akira Suzuki

The Nobel Prize in Chemistry 2010 was awarded jointly to Richard F. Heck, Ei-ichi Negishi and Akira Suzuki

"for palladium-catalyzed cross couplings in organic synthesis"

.

2009

Venkatraman Ramakrishnan Thomas A. Steitz Ada E. Yonath

The Nobel Prize in Chemistry 2009 was awarded jointly to Venkatraman Ramakrishnan, Thomas A. Steitz and Ada E. Yonath

"for studies of the structure and function of the ribosome"

.

2008

Osamu Shimomura Martin Chalfie Roger Y. Tsien

The Nobel Prize in Chemistry 2008 was awarded jointly to Osamu Shimomura, Martin Chalfie and Roger Y. Tsien

"for the discovery and development of the green fluorescent protein, GFP"

.

2007

Gerhard Ertl

The Nobel Prize in Chemistry 2007 was awarded to Gerhard Ertl

"for his studies of chemical processes on solid surfaces"

.

2006

Roger D. Kornberg

The Nobel Prize in Chemistry 2006 was awarded to Roger D. Kornberg

"for his studies of the molecular basis of eukaryotic transcription"

.

2005

Yves Chauvin Robert H. Grubbs Richard R. Schrock

The Nobel Prize in Chemistry 2005 was awarded jointly to Yves Chauvin, Robert H. Grubbs and Richard R. Schrock

"for the development of the metathesis method in organic synthesis"

.

2004

Aaron Ciechanover Avram Hershko Irwin Rose

The Nobel Prize in Chemistry 2004 was awarded jointly to Aaron Ciechanover, Avram Hershko and Irwin Rose

"for the discovery of ubiquitin-mediated protein degradation"

.

2003

Peter Agre Roderick MacKinnon

The Nobel Prize in Chemistry 2003 was awarded

"for discoveries concerning channels in cell membranes"

Agre

"for the discovery of water channels"

jointly with one half to Peter and with one half to Roderick MacKinnon

"for structural and mechanistic studies of ion channels"

.

2002

John B. Fenn Koichi Tanaka Kurt Wüthrich

The Nobel Prize in Chemistry 2002 was awarded

"for the development of methods for identification and structure analyses of biological macromolecules"

with one half jointly to John B. Fenn and Koichi Tanaka

"for their development of soft desorption ionisation methods for mass spectrometric analyses of biological macromolecules"

and the other half to Kurt Wüthrich

"for his development of nuclear magnetic resonance spectroscopy for determining the three-dimensional structure of biological macromolecules in solution"

.

2001

William S. Knowles Ryoji Noyori K. Barry Sharpless

The Nobel Prize in Chemistry 2001 was divided, one half jointly to William S. Knowles and Ryoji Noyori

"for their work on chirally catalysed hydrogenation reactions"

and the other half to K. Barry Sharpless

"for his work on chirally catalysed oxidation reactions"

2000

Alan J. Heeger Alan G. MacDiarmid Hideki Shirakawa

The Nobel Prize in Chemistry 2000 was awarded jointly to Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid and Hideki Shirakawa

"for the discovery and development of conductive polymers"

.

1999

Ahmed H. Zewail

The Nobel Prize in Chemistry 1999 was awarded to Ahmed Zewail

"for his studies of the transition states of chemical reactions using femtosecond spectroscopy"

.