پروتئین فلورسنت سبز
پروتئین فلورسنت سبز (GFP) پروتئینی متشکل از 238 واحداسید آمینه (26.9 کیلو دالتون ) است که هنگام قرار گرفتن در معرض نور در محدوده آبی تا فرابنفش ، فلورسانس (فلوئورسنس) سبز روشن از خود نشان می دهد. پروتئین های مشابهی که به رنگ سبز نیز فلورس (شبرنگ) می شوند ، در بسیاری از موجودات دریایی یافت می شوند ، اما برچسب "GFP به" طور سنتی به این پروتئین خاص اشاره دارد که ابتدا از چتر دریایی "Aequorea victoria" جدا شده و گاهی اوقات - در صورت لزوم چنین دقت - "avGFP نامیده می شود" .
GFP از "A. victoria" دارای یک قله یا اوج تحریک عمده در طول موج 395 نانومترnm است  و یک جزئی در 475 نانومتر اوج انتشار آن در 509 نانومتر است nm ، که در قسمت فرو سبز طیف مرئی است . شاخص کوانتومی فلورسانس (QY) GFP 0.79 است. GFP از دریاچه دریا ( "Renilla reniformis" ) دارای یک اوج تحریک عمده در 498 است نانومتر GFP به دلیل توانایی تشکیل کروموفور داخلی بدون نیاز به کوفاکتورهای جانبی ، محصولات ژنی یا آنزیم ها / بسترهای دیگر به غیر از اکسیژن مولکولی ، ابزاری عالی در بسیاری از اشکال زیست شناسی محسوب میشود.
در زیست شناسی سلولی و مولکولی ، ژن GFP اغلب به عنوان گزارشگر برای بیان ژن استفاده می شود . برای ایجاد حسگرهای زیستی از آن در اشکال اصلاح شده استفاده شده است و حیوانات بسیاری تولید شده اند که بیانگر GFP هستند ، که اثبات این مفهوم را نشان می دهد که ژن می تواند در سراسر ارگانیسم معین ، در اندام های منتخب یا سلول های مورد علاقه بیان شود. GFP می تواند از طریق تکنیک های تراریخته به حیوانات یا گونه های دیگر وارد شود و در ژنوم آنها و فرزندان آنها حفظ شود. تا به امروز ، GFP در بسیاری از گونه ها ، از جمله باکتری ها ، مخمرها ، قارچ ها ، ماهی ها و پستانداران ، از جمله در سلول های انسانی بیان شده است. دانشمندان راجر ی. تسین ، اوسامو شیمومورا و مارتین چالفی به دلیل کشف و توسعه پروتئین فلورسنت سبز در 10 اکتبر 2008 جایزه نوبل شیمی را دریافت کردند.
در دهه 1960 و 1970 ، GFP ، همراه با پروتئین لومینسانس جداگانه اکورین ( آنزیمی که تجزیه لوسیفرین را تسهیل می کند و باعث آزاد شدن نور می شود) ، ابتدا از چتر دریایی "Aquorea victoria" و خواص آن توسط Osamu Shimomura بررسی شد . در "A. ویکتوریا" ، فلورسانس GFP هنگامی رخ می دهد که اکورورین با یون های  برهم کنش داشته و باعث درخشش آبی می شود. مقداری از این انرژی درخشان به GFP منتقل می شود و رنگ کلی را به سمت سبز تغییر می دهد. با این حال ، کاربرد آن به عنوان ابزاری برای زیست شناسان مولکولی محقق نشد تا اینکه در سال 1992 که داگلاس پرشر (Clouding) و توالی نوکلئوتیدی wtGFP در "ژن را گزارش کرد" . بودجه این پروژه تمام شده بود ، بنابراین Prasher نمونه های cDNA را به چندین آزمایشگاه ارسال کرد. آزمایشگاه مارتین چالفیه بیان برنامه نویسی توالی از wtGFP، با چند اسید آمینه حذف شده، در سلول های هترولوگ از "باکتری E. coli" و "الگانس" ، انتشار نتایج در "علوم" در سال 1994. آزمایشگاه فردریک تسوجی بیان پروتئین فلورسنت سبز نوترکیب را به طور مستقل یک ماه بعد گزارش داد. نکته قابل توجه این که ، مولکول GFP بدون نیاز به کوفاکتورهای برون زای مخصوص شیرهای دریایی ، در دمای اتاق فولد (خمش مخصوص رشته اسیدهای آمینه که ساختار دوم و سوم پروتئین را میسازد) و فلورسنت بود. اگرچه این پروتئین بسیار شبینه wtGFP فلورسنت بود ، اما دارای اشکالات مختلفی بود ، از جمله طیف تحریک دوگانه اوج ، حساسیت به pH ، حساسیت به کلراید ، عملکرد کوانتومی فلورسانس ضعیف ، قابلیت پایداری نوری و تا شدن ضعیف در 37 درجه سانتیگراد
اولین ساختار کریستالی گزارش شده از GFP ، جهش S65T توسط گروه رمینگتون در "ساینس" در سال 1996منتشر شد. یک ماه بعد ، گروه فیلیپس به طور مستقل ساختار GFP نوع وحشی را در "بیوتکنولوژی طبیعت گزارش کردند" . این ساختارهای کریستالی زمینه حیاتی تشکیل کروموفور و فعل و انفعالات باقی مانده همسایه را فراهم می کنند. محققان این جهش ها را با جهش زایی کارگردانی و تصادفی اصلاح کرده اند تا طیف گسترده ای از مشتقات GFP را که امروزه استفاده می شود ، تولید کنند. تحقیقات بیشتر در مورد GFP نشان داده است که در برابر شوینده ها ، پروتئازها ، تیمارهای کلرید گوانیدینیم (GdmCl) و تغییرات شدید دما مقاوم است.
با توجه به پتانسیل استفاده گسترده و نیازهای در حال توسعه محققان ، بسیاری از جهش های مختلف GFP مهندسی شده اند. اولین پیشرفت عمده جهش تک نقطه ای (S65T) بود که در سال 1995 توسط راجر تسین در "طبیعت" گزارش شد. این جهش خصوصیات طیفی GFP را به طرز چشمگیری بهبود بخشید و در نتیجه باعث افزایش فلورسانس ، قابلیت پایداری و تغییر اوج تحریک عمده به 488 نانومتر شد ، با اوج امیسیون یا تابش در 509 نانومتر نگه داشته شده است ناین ویژگیهای طیفی مجموعه فیلترهای FITC که معمولاً در دسترس هستند مطابقت دارد و باعث افزایش کاربرد کاربرد توسط محقق عمومی می شود. A 37 راندمان تاشو درجه سانتیگراد (F64L) جهش نقطه ای به این داربست که دارای GFP پیشرفته ( EGFP ) است ، در سال 1995 توسط آزمایشگاه های Thastrup و Falkow کشف شد. EGFP اجازه استفاده عملی از GFP در سلولهای پستانداران را داد. EGFP دارای ضریب انقراض (مشخص شده ε) 55000 M cm . شاخص عملکرد کوانتومی فلورسانس (QY) EGFP 0.60 است. روشنایی نسبی ، بیان شده به عنوان ε • QY ، 33000 M cm .
Superfolder GFP ( sfGFP ) ، یک سری جهش است که به GFP اجازه می دهد به سرعت جمع و بالغ شود حتی وقتی با پپتیدهای ضعیف تاشو در هم آمیخته شود ، در سال 2006 گزارش شد.
بسیاری از جهش های دیگر از جمله جهش های رنگی ایجاد شده است. به طور خاص ، پروتئین فلورسنت آبی (EBFP ، EBFP2 ، Azurite ، mKalama1) ، پروتئین فلورسنت آبی (ECFP ، Cerulean ، CyPet ، mTurquoise2) و مشتقات پروتئین فلورسنت زرد (YFP ، سیترین ، ونوس ، یپت). مشتقات BFP (به استثنای mKalama1) حاوی جایگزینی Y66H هستند. آنها یک باند جذب گسترده در ماوراio بنفش با مرکز نزدیک به 380 نانومتر و حداکثر انتشار در 448 نانومتر از خود نشان می دهند. یک جهش پروتئین فلورسنت سبز ( BFPms1 ) که ترجیحاً روی (II) و مس (II) را متصل می کند ایجاد شده است. BFPms1 دارای چندین جهش مهم از جمله و BFP chromophore (Y66H) ، Y145F برای عملکرد کوانتومی بالاتر ، H148G برای ایجاد یک سوراخ در بتا بارل (ساختار بشکه بتا) و چندین جهش دیگر است که حلالیت را افزایش می دهد. اتصال روی (II) شدت فلورسانس را افزایش می دهد ، در حالی که اتصال مس (II) باعث مهار فلورسانس می شود و حداکثر جذب را از 379 به 444 نانومتر تغییر می دهد.  بنابراین ، می توان از آنها به عنوان حسگر زیستی Zn استفاده کرد.
اتصال کروموفور . جهش حیاتی در مشتقات سیان جایگزینی Y66W است که باعث تشکیل کروموفور با یک جز ind ایندول و نه فنل می شود. چندین جهش جبرانی اضافی در بشکه اطراف برای بازگرداندن روشنایی به این کروموفور اصلاح شده به دلیل افزایش حجم زیاد گروه ایندول مورد نیاز است. در ECFP و Cerulean ، نیمه ترمینال رشته هفتم دو تغییر شکل را نشان می دهد. این ترکیبات هر دو دارای مجموعه پیچیده ای از فعل و انفعالات ون در والس (Van der Waals) با کروموفور هستند. جهش Y145A و H148D در Cerulean این فعل و انفعالات را تثبیت کرده و به کروموفور اجازه می دهد مسطح تر ، بسته بندی بهتری داشته باشد و در معرض خاموش شدن و پوشیده شدن (کوئنچینگ) تصادفی نباشد.
جهش زایی تصادفی نقطه ای (Site directed mutagenesis) در ترکیب با غربالگری مبتنی بر طول عمر فلورسانس باعث تثبیت بیشتر رشته هفتم β و در نتیجه یک نوع روشن ، mTurquoise2 ، با شاخص عملکرد کوانتومی (QY) 0.93 شده است. طول موج منتقل شده قرمز از مشتقات YFP توسط جهش T203Y انجام می شود و به دلیل فعل و انفعالات انباشته شدن n- الکترون بین واحد تیروزین جایگزین شده و کروموفور است. این دو کلاس از انواع طیفی اغلب برای آزمایش انتقال انرژی رزونانس Förster ( FRET ) استفاده می شوند. گزارشگران FRET با رمزگذاری ژنتیکی حساس به مولکول های سیگنالینگ سلول مانند کلسیم یا گلوتامات ، حالت فسفوریلاسیون پروتئین ، تکمیل پروتئین ، دیمریزاسیون گیرنده و سایر فرایندها ، بازده های نوری بسیار ویژه ای از فعالیت سلول را در زمان واقعی ارائه می دهند.
جهش زایی نیمه سلولی تعدادی از واحد های اسید آمینه منجر به جهش های حساس به pH میباشد و به عنوان pHluorin فلورین ، و بعداً ابر PHluorin ها شد. با بهره برداری از تغییر سریع PH بر همجوشی وزیکول سیناپسی ، از pH فلورهای برچسب خورده در synaptobrevin برای تجسم فعالیت سیناپسی در سلول های عصبی استفاده شده است.
GFP حساس به ردوکس (اکسیداسیون و احیا) ( roGFP ) با داشتن سیستئین در ساختار بشکه بتا مهندسی شد. حالت ردوکس سیستین خاصیت فلورسنت roGFP را تعیین می کند .
نامگذاری GFP های اصلاح شده اغلب به دلیل همپوشانی نقشه برداری از چندین نسخه GFP روی یک نام واحد گمراه کننده است. به عنوان مثال، mGFP اغلب به یک GFP با N ترمینال اشاره palmitoylation که باعث اتصال پروتثین سبز فلورسنس به غشای سلولی میگردد. با این حال ، از همین اصطلاح برای اشاره به GFP مونومری نیز استفاده می شود که غالباً با شکستن جهش A206K رابط دایمر بدست می آید. نوع وحشی GFP در غلظت های بالاتر از 5 تمایل به دیمر شدن ضعیف دارد میلی گرم در میلی لیتر mGFP همچنین مخفف "GFP اصلاح شده" است که از طریق تبادل اسید آمینه برای بیان پایدار در سلولهای گیاه بهینه شده است.
هدف از هر دو (اولیه) شب تابی (از aequorin عمل را در لوسیفرین) و (ثانویه) فلورسانس GFP در چتر دریایی ناشناخته است. GFP در اکثر لبه های زنگوله چتر دریایی با اکورین در دانه های کوچک بیان می شود. اوج تحریک ثانویه (480) nm) از GFP مقداری از انتشار آبی اکورین را جذب می کند ، و باعث ایجاد رنگ سبزتر به بیولومینسانس می شود. باقیمانده سرین 65 کروموفور GFP مسئول طیف های پیدایش دوقله تحریک در GFP نوع وحشی است. این ماده در هر سه ایزوفرم GFP که توسط Prasher شبیه سازی شده است ، محافظت می شود. تقریباً همه جهش های این مانده طیف تحریک را به یک قله واحد در 395 تحریک می کند nm یا 480 نانومتر مکانیسم دقیق این حساسیت پیچیده است ، اما ، به نظر می رسد ، شامل اهدای هیدروژن از سرین 65 به گلوتامات 222 است که بر یونیزاسیون کروموفور تأثیر می گذارد. از آنجا که یک جهش به طور چشمگیری می تواند اوج تحریک را در 480 نانومتر را افزایش دهد  ، باعث می شود GFP به یک شریک بسیار کارآمدتر اکورین تبدیل شود ، به نظر می رسد "A. Victoria از" نظر تکاملی ، طیف تحریک با اوج دو برابر را با کارآیی کمتر ترجیح می دهد. راجر تسین حدس زده است که تغییر فشار هیدرواستاتیک با عمق ممکن است بر توانایی سرین 65 در اهدای هیدروژن به کروموفور و تغییر نسبت دو قله تحریک تأثیر بگذارد. بنابراین ، ماهی ژله ای (Jellyfish) ممکن است با عمق رنگ بیولومینسانس خود را تغییر دهد. با این حال ، سقوط جمعیت چتر دریایی در بندر جمعه (Friday Harbor)، جایی که GFP در ابتدا کشف شده بود ، مطالعه بیشتر در مورد نقش GFP در محیط طبیعی این چتر دریایی را مختل کرده است.
بسیاری از پروتئین های شبیه پروتئین فلورسنت سبز وجود دارند که علی‌رغم اینکه در خانواده پروتئینی GFP قرار دارند ، مستقیماً از "گیاه Aquorea victoria" گرفته نمی "شوند" . این شامل dsRed ، eqFP611 ، Dronpa ، TagRFP ، KFP ، EosFP / IrisFP ، Dendra و غیره است. این پروتئین ها با تولید پروتئین در ارگانیسم های مختلف ، گاهی اوقات می توانند رویکردهای بدون خطر برای تشکیل کروموفور را نشان دهند. برخی از این موارد ، مانند KFP ، از پروتئین های فلورسنت طبیعی غیر ضعیف یا ضعیف ساخته شده اند که با جهش زایی بسیار بهبود می یابند. هنگامی که از ساختار پروتئین بشکه های GFP مانند با خصوصیات طیف های مختلف استفاده می شود ، می توان از طیف های تحریک یک کروموفور برای تأمین انرژی کروموفور دیگر (FRET) استفاده کرد و امکان تبدیل بین طول موج های نور را فراهم می کند.
پروتئین های فلورسنت متصل به FMN (FbFP) در سال 2007 ساخته شد و دسته ای از پروتئین های فلورسنت مستقل از اکسیژن (11-16 کیلو دالتون) هستند که از گیرنده های نور آبی گرفته می شوند. آنها به ویژه برای استفاده در شرایط بی هوازی یا کمبود اکسیژن در نظر گرفته شده‌اند ، زیرا تشکیل و اتصال کروموفور فلاوین به اکسیژن مولکولی نیاز ندارد ، زیرا این امر در مورد سنتز کروموفور GFP وجود دارد.
پروتئین های فلورسنت با سایر کروموفورها ، مانند UnaG با بیلی روبین ، می توانند ویژگی های منحصر به فرد مانند انتشار قرمز تغییر یافته در بالای 600 نانومترnm را نشان دهند  یا تبدیل عکس از حالت ساطع کننده سبز به حالت ساطع کننده قرمز. آنها می توانند طول موج های تحریک و انتشار به اندازه کافی از یکدیگر فاصله داشته باشند تا بتوانند بین نور قرمز و سبز تبدیل شوند.
کلاس جدیدی از پروتئین فلورسنت از یک تکامل یافته بود سیانوباکتر ( "Trichodesmium erythraeum" ) phycobiliprotein ، α- allophycocyanin ، و به نام پروتئین کوچک فوق العاده قرمز فلورسنت ( smURFP ) در سال 2016. smURFP autocatalytically خود شامل کروموفور بیلیوردین بدون نیاز به خارجی پروتئین ، معروف به لیاز چتر دریایی و پروتئین های GFP مانند مشتق شده از مرجان ها به اکسیژن نیاز دارند و با تشکیل کروموفور مقدار استوکیومتری پراکسید هیدروژن تولید می کنند. smURFP نیازی به اکسیژن یا تولید پراکسید هیدروژن ندارد و از کروموفور ، بیلیوردین استفاده می کند . smURFP دارای یک ضریب انقراض (ضریب میرایی مولار ) بزرگ (180،000 M cm ) و دارای شاخص عملکرد کوانتومی متوسط (0.20) ، که باعث می شود نور بیوفیزیکی قابل مقایسه با eGFP و and 2 برابر روشن تر از پروتئین های فلورسنت قرمز یا قرمز دور حاصل باشد مرجان خواص طیفی smURFP مشابه رنگ آلی Cy5 است .
بررسی در مورد کلاسهای جدید پروتئین های فلورسنت و برنامه های کاربردی را می توان در بررسی های ذکر شده یافت.
GFP دارای یک ساختار بشکه بتا متشکل از یازده رشته β با آرایش ورق چین دار ، با مارپیچ آلفا حاوی کروموفور پیوندی کووالانسی 4- ( "p" -hydroxybenzylidene) imidazolidin-5-one (HBI) است که از مرکز عبور می کند. پنج مارپیچ آلفا کوتاهتر در انتهای سازه کلاهک تشکیل می دهند. ساختار بشکه بتا یک استوانه تقریباً کامل است ، 42Å آنگستروم طول و 24Å آنگستروم قطر (برخی مطالعات قطر 30Å آنگستروم را گزارش کرده‌اند ) ، ایجاد آنچه که به عنوان "β-قوطی" تشکیل می شود ، که منحصر به فرد است به خانواده GFP مانند. HBI ، فرم تغییر یافته خود به خود تری پپتید Ser65 – Tyr66 – Gly67 ، در غیاب داربست GFP به درستی تا شده غیر فلورسنت است و عمدتاً به شکل فنل یونیزه نشده در wtGFP وجود دارد. زنجیره های جانبی بشکه ای رو به داخل باعث واکنش های خاص چرخشی در Ser65 – Tyr66 – Gly67 می شوند که باعث یونیزاسیون HBI به فرم فنلات و تشکیل کروموفور می شوند. از این فرایند اصلاح پس از ترجمه (پیرایش بعد از ترجمه ژنتیکی) به عنوان "بلوغ یاد می شود" . شبکه پیوند هیدروژن و فعل و انفعالات انباشته الکترون با این زنجیره های جانبی بر رنگ ، شدت و پایداری نوری GFP و مشتقات بی شمار آن تأثیر می گذارد. طبیعت بسته بندی شده بشکه ، از مولکول های حلال جلوگیری می کند و از فلورسانس کروموفور در مقابل خاموش شدن توسط آب محافظت می کند. علاوه بر دوچرخه سواری خودکار Ser65-Tyr66-Gly67 ، یک واکنش 1،2-دهیدروژناسیون در باقیمانده Tyr66 رخ می دهد. علاوه بر سه واحد اسید آمینه که کروموفور را تشکیل می دهند ، واحدهایی مانند Gln94 ، Arg96 ، His148 ، Thr203 و Glu222 همگی به عنوان تثبیت کننده عمل می کنند. باقیمانده Gln94 ، Arg96 و His148 با جداسازی محلی در بار کروموفور قادر به ایجاد ثبات هستند. Arg96 مهمترین باقیمانده تثبیت کننده است به این دلیل که باعث تحقق مجدد ساختارهای لازم برای حلقه HBI می شود. هرگونه جهش به واحد Arg96 منجر به کاهش سرعت رشد کروموفور می شود زیرا فعل و انفعالات مناسب الکترواستاتیک و استریک از بین می رود. Tyr66 گیرنده پیوندهای هیدروژنی است و به منظور تولید الکترواستاتیکی مطلوب یونیزه نمی‌شود.
پروتئین فلورسنت سبز ممکن است به عنوان ژن گزارشگر استفاده شود .
به عنوان مثال ، GFP می تواند به عنوان گزارشگر برای سمیت محیطی مورد استفاده قرار گیرد. این پروتئین نشان داده شده است به یک راه موثر برای اندازه گیری سطح سمیت مواد شیمیایی مختلف از جمله اتانول، "ص" -formaldehyde، فنل، تریکلوزان، و پارابن GFP به عنوان یک پروتئین گزارشگر عالی است زیرا وقتی به محیط سلولی میزبان وارد شود تاثیری روی میزبان ندارد. به دلیل این توانایی ، هیچ لکه تجسم خارجی ، ATP یا کوفاکتور لازم نیست. با توجه به سطح آلاینده ها ، فلورسانس اندازه گیری شد تا بتوان اثرات آلاینده ها را بر روی سلول میزبان سنجید. تراکم سلولی سلول میزبان نیز اندازه گیری شد. نتایج حاصل از مطالعه انجام شده توسط Song، Kim، & Seo (2016) نشان داد که با افزایش سطح آلاینده ها ، هم در فلورسانس و هم در تراکم سلولی کاهش یافته است. این نشان دهنده این واقعیت بود که فعالیت سلولی کاهش یافته است. تحقیقات بیشتر در مورد این کاربرد خاص به منظور تعیین مکانیزمی که GFP به عنوان یک نشانگر آلاینده عمل می کند. نتایج مشابهی در ماهی گورخرماهی (Zebrafish) مشاهده شده است زیرا ماهی گورخری که با GFP تزریق شده بود تقریباً بیست برابر نسبت به ماهی که با GFP تزریق نشده بودبرای تشخیص تنشهای سلولی حساس تر بود.
بزرگترین مزیت GFP این است که می تواند وراثتی باشد ، بسته به نحوه معرفی آن ، امکان ادامه مطالعه سلولها و بافتهایی که در آنها بیان می شود را می دهد. تجسم GFP غیرتهاجمی است و فقط به نورپردازی با نور آبی نیاز دارد. GFP به تنهایی در فرایندهای بیولوژیکی تداخل ایجاد نمی‌کند ، اما وقتی با پروتئین های مورد علاقه ذوب می شود ، برای حفظ عملکرد پروتئین مورد نظر ، طراحی دقیق پیوند دهنده ها مورد نیاز است. علاوه بر این ، اگر با مونومر استفاده شود ، می تواند به راحتی در سلول ها پخش شود.
در دسترس بودن GFP و مشتقات آن میکروسکوپ فلورسانس و نحوه استفاده از آن را در زیست شناسی سلول و سایر رشته های زیست شناختی کاملاً تعریف کرده است. در حالی که اکثر مولکولهای کوچک فلورسنت مانند FITC (ایزوتیوسیانات فلورسئین) وقتی در سلولهای زنده استفاده می شود به شدت فتوتوکسیک هستند ، پروتئین های فلورسنت مانند GFP وقتی در سلولهای زنده روشن شوند معمولاً بسیار مضر هستند. این امر باعث ایجاد سیستم های میکروسکوپی فلورسانس سلول زنده بسیار خودکار شده است ، که می تواند برای مشاهده سلول ها با گذشت زمان بیان یک یا چند پروتئین برچسب خورده با پروتئین های فلورسنت مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان مثال ، GFP به طور گسترده ای در برچسب زدن اسپرم موجودات مختلف برای اهداف شناسایی مانند "Drosophila melanogaster استفاده شده است" ، جایی که بیان GFP می تواند به عنوان یک نشانگر برای یک ویژگی خاص استفاده شود. GFP همچنین می تواند در ساختارهای مختلف بیان شود که تمایز ریخت شناسی را امکان پذیر می کند. در چنین مواردی ، ژن تولید GFP در ژنوم ارگانیسم موجود در ناحیه DNA گنجانده می شود که برای پروتئین های هدف کدگذاری می کند و توسط همان توالی نظارتی کنترل می شود . یعنی توالی تنظیمی ژن علاوه بر پروتئین (های) برچسب خورده ، تولید GFP را نیز کنترل می کند. در سلولهایی که ژن بیان شده و پروتئینهای دارای برچسب تولید می شوند ، GFP همزمان تولید می شود. بنابراین ، فقط سلولهایی که ژن برچسب زده شده در آنها بیان شده یا پروتئینهای هدف تولید می شوند ، وقتی توسط میکروسکوپ فلورسانس مشاهده شوند ، فلورس خواهند شد. تجزیه و تحلیل چنین فیلم های مرور زمان تعریف بسیاری از فرایندهای بیولوژیکی از جمله خمش پروتئین ، انتقال پروتئین و پویایی RNA را تعریف کرده است ، که در گذشته با استفاده از مواد غیر ارگانیک مورد مطالعه قرار گرفته بود. از داده های بدست آمده همچنین برای کالیبراسیون مدل های ریاضی سیستم های داخل سلولی و تخمین میزان بیان ژن استفاده می شود. به طور مشابه ، GFP می تواند به عنوان شاخص بیان پروتئین در سیستم های ناهمگن استفاده شود. در این سناریو ، پروتئین های همجوشی حاوی GFP به طور غیرمستقیم ، با استفاده از RNA سازه ، یا مستقیماً ، با خود پروتئین برچسب دار معرفی می شوند. این روش برای مطالعه خصوصیات ساختاری و عملکردی پروتئین برچسب خورده در مقیاس ماکرومولکولی یا تک مولکولی با میکروسکوپ فلورسانس مفید است.
میکروسکوپ Vertico SMI با استفاده از فناوری SPDM Phymod از اثر به اصطلاح "نور رنگبری بازگشت پذیر" رنگهای فلورسنت مانند GFP و مشتقات آن استفاده می کند تا آنها را به صورت تک مولکول ها در وضوح نوری 10 بومی کند نانومتر این امر همچنین می تواند به عنوان همنشینی (Colocalization) دو مشتق GFP (2CLM) انجام شود.
یکی دیگر از کاربردهای قدرتمند GFP بیان پروتئین در مجموعه های کوچکی از سلولهای خاص است. این به محققان این امکان را می دهد تا انواع خاصی از سلولها را به صورت نوری "در محیط آزمایشگاهی درون کشتگاهی" ("In vitro") یا حتی "در داخل بدن" درون جانداری ("In vivo") تشخیص دهند. استفاده از ترکیبات ژنتیکی چند نوع طیف GFP یک ترفند مفید برای تجزیه و تحلیل کمان مغز ( Brainbow ) است. از دیگر موارد جالب استفاده از پروتئین های فلورسنت در منابع می توان به استفاده از FP به عنوان سنسور پتانسیل غشای نورون ، ردیابی گیرنده های AMPA در غشای سلول ، ورود ویروسی و عفونت ویروس های آنفلوانزا و ویروس های لنتی ویروسی اشاره کرد. و غیره
همچنین مشخص شده است که نسلهای جدیدی از موشهای GFP تراریخته می توانند برای ژن درمانی و همچنین داروهای بازساختی کارآمد باشند. با استفاده از "بیانگر بالا" GFP ، موشهای تراریخته بیان زیادی در اکثر بافتها دارند و بسیاری از سلولهایی که در موشهای تراریخته قبلی GFP مشخص نشده اند یا فقط ضعیف توصیف شده اند.
نشان داده شده است که GFP در روش زیست شناسی انجمادی به عنوان یک آزمون حیاتی مفید است. همبستگی زنده مانی که با استفاده از روش تریپان آبی اندازه گیری شد 97/0 بود. کاربرد دیگر استفاده از GFP همزمان انتقال به عنوان کنترل کارایی انتقال ژن (ترانسفکسیون) در سلول های پستانداران است.
استفاده احتمالی جدید از GFP شامل استفاده از آن به عنوان مانیتور حساس فرایندهای درون سلولی از طریق سیستم لیزر eGFP ساخته شده از یک رده سلول کلیه جنینی انسان است. اولین لیزر زنده مهندسی شده توسط سلول بیسرمازیست‌شناسیان کننده eGFP در داخل حفره نوری بازتابنده ساخته شده و با پالس های نور آبی به آن ضربه می زند. در یک آستانه پالس مشخص ، خروجی نوری eGFP روشن تر و کاملاً یکنواخت به رنگ سبز خالص با طول موج 516 تبدیل می شود نانومتر قبل از اینکه به عنوان نور لیزر ساطع شود ، نور در حفره تشدید کننده به عقب و جلو باز می گردد و بارها از سلول عبور می کند. با مطالعه تغییرات فعالیت نوری ، محققان ممکن است فرایندهای سلولی را بهتر درک کنند.
GFP به طور گسترده ای در تحقیقات سرطان برای برچسب گذاری و ردیابی سلول های سرطانی استفاده می شود. سلولهای سرطانی دارای برچسب GFP برای مدل سازی متاستاز ، فرایندی که سلولهای سرطانی به اندامهای دوردست هجوم میبرند، مورد استفاده قرار گرفته اند.
از GFP می توان برای تجزیه و تحلیل همنشینی (همنشانی) پروتئین ها استفاده کرد. این امر با "تقسیم" پروتئین به دو قطعه که قادر به جمع کردن خود (Self assembly) هستند ، و سپس ترکیب هر یک از این دو پروتئین مذکور حاصل می شود. به تنهایی ، این قطعات GFP ناقص قادر به فلورسنس نیستند. با این حال ، اگر دو پروتئین مورد علاقه در یک دیگر قرار بگیرند ، سپس دو قطعه GFP با هم جمع می شوند و ساختاری GFP مانند ایجاد می کنند که قادر به فلورسنس است. بنابراین ، با اندازه گیری سطح فلورسانس می توان تعیین کرد که آیا این دو پروتئین مورد علاقه در یک مکان قرار دارند.
فرایندهای بیولوژیکی در مقیاس کلان ، مانند انتشار عفونت های ویروسی ، با استفاده از برچسب گذاری GFP قابل پیگیری است. در گذشته ، از نور ماورا بنفش جهش زا (UV) برای روشن کردن موجودات زنده استفاده شده است (به عنوان مثال ، به ) برای تشخیص و عکس برداری از بیان GFP. اخیراً تکنیکی با استفاده از چراغهای LED غیر جهش زا برای عکاسی ماکرو ایجاد شده است. در این تکنیک از پیوست دوربین اپی فلورسانس بر اساس همان اصلی که در ساخت میکروسکوپ های اپی فلورسانس استفاده شده است ، استفاده می شود.
آلبا ، یک خرگوش فلورسنت سبز ، توسط یک آزمایشگاه فرانسوی ساخته شده توسط ادواردو کاک با استفاده از GFP برای اهداف هنری و تفسیر اجتماعی ساخته شد. شرکت آمریکایی Yorktown Technologies در فروشگاه های آکواریوم برای گورخر ماهی فلورسنت سبز ( GloFish ) که در ابتدا برای شناسایی آلودگی در آبراه ها ساخته شده بود ، بازاریابی می کند. NeonPets ، یک شرکت مستقر در ایالات متحده ، موشهای فلورسنت سبز را با نام NeonMice به صنعت حیوانات خانگی عرضه کرده است. خوک های فلورسنت سبز ، معروف به Noels ، توسط گروهی از محققان به سرپرستی وو شین چی در گروه علوم و فنون حیوانات در دانشگاه ملی تایوان پرورش داده شدند. یک تیم ژاپنی-آمریکایی گربه های فلورسنت سبز را به عنوان اثبات ایده استفاده از آنها به طور بالقوه به عنوان ارگانیسم های الگویی برای بیماری ها ، به ویژه HIV ایجاد کرده است . در سال 2009 یک تیم کره جنوبی از دانشگاه ملی سئول اولین بگلهای تراریخته را با سلولهای فیبروبلاست از شقایق دریایی پرورش داد. سگها نور قرمز فلورسنت ساطع میکنند و هدف آنها این است که به دانشمندان اجازه می دهد ژن هایی را که باعث بیماری های انسانی مانند نارکولپسی و کوری می شوند ، مطالعه کنند.
جولیان ووس-آندره ، یک هنرمند متولد آلمان متخصص در "مجسمه های پروتئینی" ، مجسمه هایی را بر اساس ساختار GFP خلق کرد ، از جمله "پروتئین سبز فلورسنت" با طول 1.70 متر (5'6 ") (2004) و "چتر دریایی استیل" (1.200 متر) با طول 1.40 متر (4'7 "). مجسمه اخیر در محل کشف GFP توسط Shimomura در سال 1962 ، آزمایشگاه های جمعه بندر دانشگاه واشنگتن واقع شده است .